magazynowanie energii

Magazynowanie energii elektrycznej w postaci wodoru

Aktualności, Elektroenergetyka, Energetyka, energia elektryczna, Gaz, Klimat, OZE, Środowisko, , , , Możliwość komentowania Magazynowanie energii elektrycznej w postaci wodoru została wyłączona

Coraz częściej do głównego dyskursu w sektorze energetycznym wkracza temat magazynowania energii elektrycznej w postaci wodoru oraz wytwarzania energii elektrycznej za pomocą wodoru. W szczególności ta tendencja jest widoczna na poziomie europejskim – Komisja Europejska celami unijnej strategii wodorowej chce doprowadzić do uruchomienia do 2026 roku elektrolizerów o łącznej mocy 6 GW i produkcji miliona ton wodoru pochodzącego z elektrolizy z wykorzystaniem odnawialnej energii elektrycznej. Do 2030 roku zaś przewiduje się instalację co najmniej 40 GW mocy elektrolizerów i roczną produkcję co najmniej 10 mln ton wodoru z OZE. W Polskiej Strategii Wodorowej do roku 2030 z perspektywą do roku 2040 przewidziano natomiast, że do 2030 roku Polska osiągnie moc zainstalowanej z niskoemisyjnych źródeł i procesów na poziomie 2 GW, która umożliwi produkcję 193 634,06 ton wodoru rocznie, co pokryje 99,4% zapotrzebowania na wodór w gospodarce narodowej.

„Czysty wodór” i jego łańcuch wartości wskazuje się jako jeden z kluczowych obszarów umożliwiających odblokowanie inwestycji w celu wspierania zrównoważonego wzrostu gospodarczego i zatrudnienia. Wodorowe ogniwa paliwowe bowiem stanowią opcję przekształcania wodoru w energię elektryczną i ciepło (bez emisji dwutlenku węgla), wytwarzając jedynie wodę, co stanowi oczywistą środowiskową przewagę nad ogniwami paliwowymi zasilanymi z innych źródeł. Wodór jako nośnik energii charakteryzuje się najwyższą spośród paliw energią właściwą 33 Wh/g oraz wartością opałową na poziomie 120 MJ/kg, a jego spalanie jest neutralne dla środowiska, co przemawia na korzyść stosowania tego gazu jako paliwa.

Nie bez znaczenia jest fakt, że w odróżnieniu od ogniw galwanicznych, w których energia wytwarzanego prądu musi zostać wcześniej zgromadzona wewnątrz tych urządzeń, wodorowe ogniwa paliwowe nie wymagają wcześniejszego ładowania. Do produkcji energii elektrycznej wykorzystuje się wodór na anodzie oraz tlen na katodzie – tj. ogniwa wodorowe. Samo ogniwo generuje energię elektryczną z reakcji utleniania stale dostarczanego do niego z zewnątrz wodoru.

Magazynowanie wodoru realizuje się, zależnie od sposobu i warunków jego przechowywania, następującymi metodami: w postaci sprężonej w zbiornikach, w postaci ciekłej w zbiornikach metalowych i kompozytowych, w postaci stałej związanej w wodorkach umieszczonych w pojemnikach lub adsorpcyjne w nanorurkach węglowych, a także w postaci odwracalnych połączeń chemicznych o dużej zawartości wodoru. Magazynowanie energii opartej o wodór odbywa się zatem poprzez umieszczenie w odpowiednio do tego przystosowanym zbiorniku systemu elektrolizy, systemu zasilania ogniw paliwowych i układu magazynowania wodoru.

Co mówią obecne przepisy?

Obecne uregulowania prawne obowiązujące w Polsce nie wyodrębniają możliwości magazynowania energii elektrycznej w formie gazowej, w tym w formie wodoru. W aktualnym stanie prawnym bowiem art. 3 pkt 10k ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 roku – Prawo energetyczne (dalej jako: PE) definiuje „magazyn energii elektrycznej” jako instalację umożliwiającą magazynowanie energii elektrycznej i wprowadzenie jej do sieci elektroenergetycznej. Brak jest natomiast w przepisach PE definicji magazynu energii w innej postaci, w tym energii której nośnikiem byłby wodór. Art. 3 pkt. 59 PE definiuje „magazynowanie energii elektrycznej” jako przetworzenie energii elektrycznej pobranej z sieci elektroenergetycznej lub wytworzonej przez jednostkę wytwórczą przyłączoną do sieci elektroenergetycznej i współpracującą z tą siecią do innej postaci energii, przechowanie tej energii, a następnie ponowne jej przetworzenie na energię elektryczną.

Podobnie jest w ustawie z dnia 20 lutego 2015 roku o odnawialnych źródłach energii – art. 2 pkt 17b Ustawy OZE „magazyn energii” oznacza wyodrębnione urządzenie lub zespół urządzeń służących do przechowywania energii w dowolnej postaci, niepowodujących emisji będących obciążeniem dla środowiska, w sposób pozwalający co najmniej na jej częściowe odzyskanie.

Więcej szczegółów zawarto w prawie unijnym. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/944 z dnia 5 czerwca 2019 r. w sprawie wspólnych zasad rynku wewnętrznego energii elektrycznej (dalej: Dyrektywa rynkowa) w art. 2 pkt 59 stanowi, że „magazynowanie energii” oznacza odroczenie, w systemie energetycznym, końcowego zużycia energii elektrycznej w stosunku do momentu jej wytworzenia lub przekształcenie jej w inną postać energii, umożliwiającą jej magazynowanie, magazynowanie takiej energii, a następnie ponowne przekształcenie takiej energii w energię elektryczną lub wykorzystanie jej w postaci innego nośnika energii. Art. 2 pkt 60 Dyrektywy rynkowej stanowi natomiast, że „instalacja magazynowania energii” oznacza, w systemie energetycznym, instalację, w której ma miejsce magazynowanie energii.

Widać zatem, że obecnie obowiązujące przepisy zarówno prawa polskiego, jak i prawa europejskiego nie wyodrębniają ani instalacji power-to-gas (P2G), ani rodzaju działalności polegającej na magazynowaniu energii w sieci gazowej, której nośnikiem jest gaz zatłoczony do tej sieci z instalacji P2G. Analizując ponownie definicję „magazynowania energii elektrycznej” z PE można uznać, że wyłącznie na jej podstawie magazynowanie energii elektrycznej mogłoby mieć miejsce w sieci gazowej – prawodawca wskazał, że możliwe jest magazynowanie energii poprzez jej przetworzenie do innej postaci energii. Jednak istniejąca definicja „magazynu energii elektrycznej” z PE wyklucza jednocześnie możliwość przyjęcia, że sieć gazowa stanowi magazyn energii. Tak więc w świetle powyższego przekształcenie energii elektrycznej w wodór potencjalnie mogłoby zostać uznane za magazynowanie energii, niemniej jednak należy zwrócić uwagę, że instalacja power-to-gas nie może zostać uznana za instalację, w której magazynuje się energię, a jedynie za instalację, która może wspierać proces magazynowania energii.

Projekt ustawy i potencjalne zmiany

Obecnie w wykazie prac na stronie Rządowego Centrum Legislacji znajduje się projekt ustawy o zmianie ustawy – Prawo energetyczne oraz ustawy o odnawialnych źródłach energii (numer z wykazu: UC74). W projekcie proponuje się dodanie do art. 3 PE punktu 10ka wprowadzającego definicję magazynu energii. Zgodnie z projektowanym rozwiązaniem „magazyn energii” oznaczałby instalację umożliwiającą magazynowanie energii.

Proponowane w tej nowelizacji pojęcia „magazynowania energii” w połączeniu
z obecnie już obowiązującą definicją „magazynowania energii elektrycznej”, odpowiadają co prawda definicji „magazynowania energii” zawartej w Dyrektywie rynkowej, ograniczają jednak te aktywności wyłącznie do sektora elektroenergetycznego. Zasadnym wydaje się – przy uwzględnieniu założeń Europejskiego Zielonego Ładu i doprecyzowujących go strategii unijnych (wodorowej i integracji systemu energetycznego) celowe wydaje się rozważenie przyjęcia definicji magazynu energii, która obok podziemnego magazynowania gazu obejmie również współpracujące z tym magazynem instalacje służące do konwersji energii (np. elektrolizer, instalacja SRM, ogniwa paliwowe, instalacja metanizacji wodoru).

Działalność produkcyjna energii elektrycznej a możliwość konwersji

W obecnym kształcie obowiązujących definicji brak jest rozróżnienia działalności produkcyjnej lub wytwórczej energii elektrycznej od świadczenia usług konwersji energii elektrycznej przez operatorów systemów gazowych lub elektroenergetycznych. W przypadku usługi świadczonej przez operatora obejmuje ona zmianę nośnika energii, która nie stanowi własności operatora. W takim ujęciu instalacje służące do metanizacji wodoru, reformingu parowego metanu, P2G oraz ogniwa paliwowe, nie byłyby tratowane jako infrastruktura produkcyjna lub wytwórcza, ale jako urządzenia współpracujące z magazynem energii służące konwersji nośnika energii. Obecne rozwiązania – na gruncie obowiązującego stanu prawnego – dopuszczają magazynowanie wodoru w instalacji magazynowej w rozumieniu PE przez właściwych operatorów systemów.

Warto zaznaczyć przy tym, że Europejska Sieć Operatorów Systemów Przesyłowych Gazu (ENTSOG) uznaje za konieczne legislacyjne uznanie technologii P2G za instalacje konwersji energii (nie zaś instalacje wytwórcze), zaś świadczenie usług z ich wykorzystaniem powinno być dozwolone także dla operatorów systemów gazowych. Takie rozwiązanie nie naruszałoby bowiem zasady unbundlingu, a jednocześnie stanowiłoby rozwiązanie poszerzające możliwość magazynowania energii elektrycznej i byłoby impulsem do rozwoju rynku.

Zasadność umożliwienia magazynowania energii elektrycznej w formie wodoru

Takie zmiany w uregulowaniach wydają się zgodne z ideą łączenia sektorów i hybrydowych systemów energetycznych (co stanowi zresztą jeden z postulatów ENTSOG). Przy zmienionej definicji magazynu energii, potencjalnie zatłoczony do podziemnych magazynów gazu wodór i technologie konwersji mogłyby jednocześnie zapewniać elastyczność i zabezpieczać stabilne działanie systemu elektroenergetycznego, sieci gazowych metanowych, jak i sieci wodorowych.

Wprowadzenie stosownych zmian umożliwiłoby zatem wykorzystanie najnowszych technologii i instalacji konwersji energii, które współpracując z magazynem energii zapewnią optymalną elastyczność i interoperacyjność systemów elektroenergetycznego i gazowego. Przykładowo – potencjalnie do tej samej instalacji magazynowej możliwe było wprowadzenie zarówno wodoru wytworzonego bez udziału energii elektrycznej, jak i wodoru wytworzonego z udziałem energii elektrycznej. Za takim podejściem do infrastruktury i regulacji przemawiają silne argumenty ekonomiczne powoływane m.in. przez Gas Infrastructure Europe, w świetle których już teraz potencjał magazynowania wodoru w podziemnych magazynach gazu zlokalizowanych na terenie UE szacuje się na ok. 60 TWh wskazując jednocześnie, że technologia magazynowania energii za pośrednictwem wodoru w podziemnych magazynach gazu jest ok. 100-krotnie tańsza niż magazynowanie energii przy wykorzystaniu magazynów energii elektrycznej w postaci baterii[1]. Z tych względów uzasadnione może być częściowe przekształcenie dotychczasowych podziemnych magazynów gazu w magazyny przeznaczone do magazynowania czystego wodoru.

Autor: Bartłomiej Gawrecki, Wawrzynowicz & Wspólnicy sp. k.

***

Zapraszamy do zapoznania się z nowym tekstem opublikowanym na portalu zamówienia.org.pl: Etapy prowadzenia postępowania w trybie podstawowym z możliwością negocjacji i w trybie podstawowym z negocjacjami.

[1] GIE Position Paper on the Regulation of Hydrogen Infrastructure, 2021 s. 5: <https://ec.europa.eu/info/sites/default/files/energy_climate_change_environment/events/presentations/06.01_mf35-presentation-gie-hydrogen_paper-bahke.pdf>