O zastosowaniu wodoru jako paliwa, jego wpływie na środowisko oraz możliwości zastąpienia nim paliw kopalnych w rozmowie Serwisu Kolejowego z prof. AGH, dr hab. Andrzejem Budziakiem, pracownikiem Katedry Energetyki Wodorowej na Wydziale Energetyki i Paliw Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Serwis Kolejowy: Od jak dawna prowadzi Pan badania nad właściwościami wodoru?

Prof. Andrzej Budziak: Od ponad 20 lat zajmuję się tematyką gromadzenia tego pierwiastka w wodorkach metali – jest to wiodąca tematyka moich badań. Problemom przemian strukturalnych i magnetycznych w stopach metalicznych pod wpływem wodoru był poświęcony mój doktorat i habilitacja. Okazuje się, że wodór nie tylko jest nośnikiem energii, ale w znaczący sposób może zmienić własności strukturalne, optyczne, elektryczne czy magnetyczne materiału, który go zaabsorbuje.

SK: Biorąc pod uwagę rozwój technologii ogniw paliwowych opartych na wodorze i coraz częstsze ich wykorzystywanie m.in. w transporcie publicznym, czy można już mówić o swego rodzaju rewolucji, której efektem będzie odejście od stosowanych obecnie paliw kopalnych?

AB: Moim zdaniem będzie to raczej ewolucja. Z paliw kopalnych będziemy korzystać jeszcze dość długo. Odejście od tradycyjnej energetyki wymaga przygotowania i przestawienia się na nowe technologie. A te związane z ogniwami paliwowymi, choć bardzo atrakcyjne – są wymagające i kosztowne. Również w zakresie regulacji prawnych jest wiele do zrobienia.

SK: Jak wiele?

AB: Tu wystarczy zaznaczyć, że transport np. węgla, ropy naftowej czy nawet gazu ziemnego nie jest tym samym co transport wodoru – jest to trudniejsze zagadnienie. Również fakt, że do tej pory nie ma w Polsce komercyjnej stacji do tankowania wodoru jest bardzo wymowny. Proces odchodzenia od paliw kopalnych będzie długotrwały. Są i dobre wieści - transport publiczny w Gdyni i Wejherowie już wykorzystuje autobusy zasilane wodorem pochodzącym z rafinerii Lotosu w Gdańsku. Choć na razie to przedsięwzięcie ze względu na skalę należy traktować jako eksperyment, to w połączeniu z planami budowy stacji tankowania tego paliwa pozwala ono z optymizmem patrzeć na przyszłość transportu wodorowego w Polsce.

SK: Jakie plusy niesie stosowanie w pojazdach ogniw wodorowych?

AB: Ogniwo wodorowe zasilane jest czystym wodorem oraz tlenem pobieranym z otoczenia, a produktami reakcji chemicznych zachodzących w ogniwie są prąd elektryczny oraz czysta woda i ciepło. Ogniwo nie emituje gazów cieplarnianych. Do zalet ogniwa należą także: wysoka sprawność (przewyższającą tę w silnikach spalinowych), dobrze opanowana technologia budowy i zasilania, niska temperatura pracy (poniżej 90⁰ C), brak elementów mechanicznych – w tym ciernych, możliwość odzyskiwania energii dzięki hamowaniu rekuperacyjnemu, praktycznie bezgłośna praca.

SK: Producenci pojazdów kolejowych wdrażają projekty pociągów zasilanych wodorem. Na ten moment są to głównie modele obsługujące połączenia pasażerskie. Czy Pana zdaniem możliwe jest ich szersze wykorzystanie w branży kolejowej – w tym przewozach towarowych?

AB: Skoro w tradycyjnym transporcie kolejowym istnieje możliwość wykorzystania jednostek spalinowych (SU) czy elektrycznych (EU) do obsługi pociągów zarówno towarowych i pasażerskich to również w przypadku pojazdów zasilanych wodorem taka możliwość wydaje się naturalna. Przypuszczam, że niektóre wymagania stawiane lokomotywom pasażerskim mogą być nawet wyższe niż te stawiane pojazdom wykorzystywanym w transporcie towarowym (wyższa prędkość, ogrzewanie składu). Uważam, że napęd wodorowy może bardzo dobrze sprawdzić się np. w lokomotywach manewrowych.

SK: Prace nad rozwojem tej technologii i proces jej wdrażania w motoryzacji są Pana zdaniem wystarczające, czy jednak w dalszym ciągu wodór – jako paliwo – traktowany jest „po macoszemu”?

AB: Dopóki mamy szeroki dostęp do paliw kopalnych i technologii już funkcjonujących, przejście do sfery wodorowej nie będzie ani łatwe, ani szybkie. Na obecną chwilę prawie każdy z nas korzysta z samochodów z silnikami spalinowymi i nie ma co ukrywać - pojazdy tego typu mocno zakorzeniły się w naszym życiu. Ale też każdy zaczyna odczuwać uciążliwość spalin czy smogu w miastach. Gdyby nie coraz bardziej rygorystyczne normy czystości spalin, życie wśród samochodów z „dwusuwami” byłoby dzisiaj chyba niemożliwe, a na pewno niezwykle uciążliwe. Stosunkowo „czyste” silniki spalinowe też nie pojawiły się od razu, ale przeszły ewolucję. Jednak niektórzy komentatorzy wskazują na kres ich możliwości konstrukcyjnych, a w szczególności na ich dalszą poprawę w zakresie czystości spalin. Tu naprzeciw wychodzą konstrukcje wodorowe – samochody nie emitujące zanieczyszczeń, chociaż nie należy zapominać, że samo wytwarzanie wodoru nie zawsze jest bezemisyjne.

SK: Jak więc Pana zdaniem powinien formować się proces przechodzenia z silników spalinowych na te zasilane wodorem?

AB: Na dzień dzisiejszy można powiedzieć, że samochody z napędem wodorowym powinny pojawiać się obok istniejących spalinowych. Nie wyobrażam sobie ostrego przejścia ze „spaliny” na wodór. To wymaga czasu, a samo działanie powinno być dobrze przemyślane i podparte odpowiednimi normami prawnymi.
Oczywiście można by sobie życzyć szybkiego wdrażania nowych technologii, ale z drugiej strony mam świadomość, że nikt nie zrezygnuje z dnia na dzień z dotychczasowych zasobów energetycznych.

SK: Pojazdy napędzane wodorem produkuje m.in. Solaris. Kto jeszcze w naszym kraju rozwija tego typu projekty?

AB: Tak, Solaris to uznany już producent autobusów zasilanych wodorem – dostarcza swoje produkty do wielu krajów europejskich jak Niemcy, Anglia, Austria, Norwegia, Estonia, Włochy czy Islandia. Pojazdy są chwalone przez użytkowników. Sukcesy na tym polu odnotowuje również lubelski Ursus dostarczający autobusy z serii Smile. Testowane w Holandii wodorowe pojazdy bardzo dobrze zastępują te z silnikami Diesla czy zasilane CNG – sprawdzają się zarówno w ruchu regionalnym, jak i miejskim.

SK: Poza pracą naukową na Wydziale Energetyki i Paliw Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie jest Pan także wiceprezesem Polskiego Stowarzyszenia Wodoru i Ogniw Paliwowych. Czym jest to Stowarzyszenie i jakie cele realizuje?

AB: Polskie Stowarzyszenie Wodoru i Ogniw Paliwowych działa od czerwca 2004 roku. Obecnie liczy 197 członków zwyczajnych (w tym 42 profesorów) i 11 członków wspierających. Stowarzyszenie współpracuje z wieloma instytucjami w kraju i za granicą. Wśród Partnerów krajowych znajdują się: Polska Platforma Technologiczna Wodoru i Ogniw Paliwowych, Sieć Naukowa Zrównoważone Systemy Energetyczne „Energy Future”, Wspieranie inicjatywy „Społeczeństwa ery wodorowej” - HYCOM w Polsce i Małopolsko-Podkarpacki Klaster Czystej Energii.

SK: Ale działalność Stowarzyszenia nie ogranicza się jedynie do Polski...

AB: PSWiOP jest także członkiem dwóch największych światowych organizacji, których działalność związana jest z energetyką wodorową. Są to European Hydrogen Association (EHA) i The Partnership for Advancing the Transition to Hydrogen (PATH). Stowarzyszenie współpracuje także z innymi organizacjami zagranicznymi takimi jak: International Association for Hydrogen Energy (IAHE), francuskie stowarzyszenie Association Francaise l'Hydrogene (AFH2) czy China Association for Hydrogen Energy (CAHE).
Celem działalności PSWiOP jest integracja naukowców i badaczy w szeroko rozumianej dziedzinie energetyki wodorowej, w tym ogniw paliwowych.

SK: W jakich badaniach bierze udział Polskie Stowarzyszenie Wodoru i Ogniw Paliwowych? Czy wśród nich są prace nad pojazdami napędzanymi wodorem?

AB: Stowarzyszenie nie koordynuje bezpośrednio projektu związanego z pojazdami napędzanymi wodorem w skali przemysłowej. Zajmuje się szerokim spektrum badań nad poprawą wydajności ogniw paliwowych w skali laboratoryjnej czy lepszym zrozumieniem procesów zachodzących w ogniwach. Członkowie Stowarzyszenia, w ramach realizacji swoich projektów, prowadzą także badania nad pozyskiwaniem wodoru z odpadów komunalnych, biologicznych, pracują nad materiałami do gromadzenia wodoru, nowymi generacjami zbiorników wysokociśnieniowych, a także nad systemami dystrybucji gazu. Natomiast jeśli chodzi o pojazdy napędzane wodorem, należy tu wspomnieć o projekcie Hydrocar Premier zrealizowanym wspólnie przez Riot Technologies – firmę spin-off Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Wojskową Akademię Techniczną. W ramach tego projektu powstał prototyp samochodu napędzanego wodorem magazynowanym w stopach międzymetalicznych. Premiera miała miejsce w maju 2016 r. na targach MOTO SHOW w Krakowie.

Rozmawiał Piotr Hrabski

Piotr Hrabski