Konkurencyjność wodoru jako kluczowej technologii: strategie i środki dla gospodarki niemieckiej

Konkurencyjność wodoru jako kluczowej technologii: strategie i środki dla gospodarki niemieckiej

Transformacja w kierunku gospodarki neutralnej dla klimatu stawia przed Niemcami ogromne wyzwania. Zielony wodór jest uważany za kluczową technologię i kluczowy element transformacji energetycznej. Jednak obecne analizy pokazują, że koszty wodoru są nadal znacznie wyższe niż koszty paliw kopalnych. Niemniej jednak, istnieją obiecujące perspektywy: do 2030 roku zielony wodór mógłby być konkurencyjny w niektórych obszarach zastosowań, jeśli zostaną ustanowione odpowiednie ramy polityczne. Wymaga to znacznych inwestycji w zakłady produkcyjne, infrastrukturę i innowacje technologiczne, a jednocześnie zapewnienia tworzenia wartości dla Europy.

Obecna sytuacja gospodarki wodorowej

Eksperci określają wodór jako kluczowy nośnik energii przyszłości i „brakujący element układanki transformacji energetycznej”. Łączy on w sobie bezpieczeństwo energetyczne, neutralność klimatyczną i konkurencyjność. Rząd Federalny Niemiec dostrzegł tę wagę i opublikował w czerwcu 2020 roku Narodową Strategię Wodorową (NWS). Strategia ta stanowi podstawę budowy gospodarki wodorowej w Niemczech, w której zielony wodór jest produkowany, transportowany i ostatecznie wykorzystywany. Cel jest ambitny: do 2030 roku instalacje do produkcji zielonego wodoru o łącznej mocy 10 gigawatów , a także powiązane z nimi moce wytwórcze energii odnawialnej.

Niemcy planują kompleksową sieć infrastruktury wodorowej. Do 2027/28 roku ma zostać ukończona początkowa sieć ponad 1800 kilometrów przebudowanych i nowo wybudowanych rurociągów wodorowych, a w całej Europie ma powstać około 4500 kilometrów. Długoterminowe plany zakładają rozbudowę sieci do 9040 kilometrów do 2032 roku, łącząc kluczowe węzły wodorowe we wszystkich krajach związkowych: porty, zakłady produkcyjne i centra przemysłowe. Pierwsze 525 kilometrów sieci ma zostać oddane do użytku do 2025 roku, co sprawi, że rozwój gospodarki wodorowej stanie się bardziej realny.

Pomimo tych ambitnych planów, gospodarka wodorowa w Niemczech wciąż znajduje się w powijakach. Obecny rozwój rynku przebiega wolniej niż oczekiwano. Producenci, infrastruktura transportowa i popyt nie są wystarczająco zsynchronizowane, co utrudnia rozwój gospodarki wodorowej. Ponadto koszty zielonego wodoru są obecnie znacznie wyższe niż w przypadku konwencjonalnych nośników energii.

Nadaje się do:

• Wodór odnawialny: audytorzy UE wzywają do sprawdzenia rzeczywistości – ambitnych celów w UE, stojących przed nimi wyzwań i perspektyw

Czynniki kosztowe i różnica cenowa w wodorze

Obecna sytuacja kosztowa stanowi jedną z największych przeszkód dla rozwoju rynku zielonego wodoru. Badania przewidują, że w 2030 roku koszty produkcji zielonego wodoru będą nadal 2,3 razy wyższe niż w przypadku konwencjonalnych paliw kopalnych. Ta różnica cenowa stanowi kluczowy problem dla potencjalnych klientów i inwestorów.

Na wysokie koszty wpływa kilka czynników. Po stronie produkcji głównymi czynnikami są koszty kapitałowe elektrolizerów oraz koszty energii elektrycznej potrzebnej do procesu elektrolizy. Jednak koszt elektrolizerów może znacznie spaść: z 660–1050 USD/kW w 2020 r. do 230–380 USD/kW w 2030 r., zgodnie z raportem McKinsey zleconym przez Hydrogen Council. Koszty transportu i infrastruktury, a także koszty regulacyjne i opłaty, dodatkowo zwiększają cenę.

Nie należy lekceważyć aspektu transportu: transport z Afryki Północnej do Niemiec Zachodnich szacuje się na około 0,5 USD/kg. Na dłuższych dystansach drogą morską koszty transportu mogą wzrosnąć do 2-3 USD/kg ze względu na konieczność konwersji na ciekły wodór lub dodanie cieczy nośnych, takich jak LOHC lub amoniak.

Niemniej jednak istnieją pozytywne perspektywy długoterminowego rozwoju cen. Po 2035 roku ceny wodoru dla odbiorców końcowych mogą spaść i zbliżyć się do cen gazu ziemnego. Głównymi czynnikami wpływającymi na ten stan rzeczy są spadające koszty produkcji wodoru oraz rosnące ceny CO2 w ramach handlu emisjami. Do 2045 roku koszt wodoru mógłby spaść do około 11–15 centów/kWh. Dla porównania, nawet jeśli zgodnie z projektem ustawy o energetyce budowlanej gaz ziemny nie będzie już dopuszczony do użytku w 2045 roku, hipotetyczne ceny dla odbiorców końcowych wzrosłyby do 10–12 centów/kWh, szczególnie z powodu rosnących cen CO2.

Środki polityczne mające na celu promowanie konkurencyjności

Aby zwiększyć konkurencyjność zielonego wodoru, rząd federalny Niemiec wprowadził szereg instrumentów polityki. Narodowa Strategia Wodorowa stanowi nadrzędne ramy i obejmuje łącznie 37 działań wspierających rozwój technologii wodorowych na rynku oraz tworzenie odpowiednich łańcuchów wartości. Obejmują one między innymi stworzenie ram prawnych promujących przejście na energię odnawialną i zielony wodór, a także stymulowanie rozwoju infrastruktury.

Kluczowym czynnikiem konkurencyjności zielonego wodoru jest cena emisji CO2. Przy cenie CO2 wynoszącej 100 EUR/t CO2, znacznie więcej zastosowań zielonego wodoru staje się konkurencyjnych, w tym w transporcie drogowym i kolejowym, a także jako surowca w rafineriach i produkcji stali. Nawet przy cenach CO2 wynoszących od 35 do 50 USD/t CO2, niebieski wodór (wytwarzany z gazu ziemnego z wychwytywaniem i składowaniem dwutlenku węgla) osiąga parytet cenowy z wodorem szarym (wytwarzanym z gazu ziemnego bez wychwytywania i składowania dwutlenku węgla).

Niemcy i UE przeznaczą miliardy euro w ciągu najbliższych kilku lat na zwiększenie produkcji zielonego wodoru i transformację przemysłu w kierunku produkcji neutralnej dla klimatu. Pakiet stymulacyjny z 3 czerwca 2020 roku zapewnia dodatkowe 9 miliardów euro. Środki te trafią do różnych programów, takich jak Narodowy Program Innowacji w zakresie Technologii Wodorowych i Ogniw Paliwowych, z kwotą do 1,4 miliarda euro przyznaną w latach 2016-2026, oraz „Konkurs Pomysłów: Republika Wodorowa Niemiec”.

Ponadto Federalne Ministerstwo Gospodarki i Działań na rzecz Klimatu (BMWK) osiągnęło porozumienie z Komisją Europejską w sprawie ram regulacyjnych promujących elektrownie wodorowe. Sformułowano trzy koncepcje przetargów na nowe elektrownie: „Sprinter”, Hybrid i H₂-Ready. Celem jest ogłoszenie przetargu na 8,8 GW nowych elektrowni, które od początku będą zasilane wodorem, a także do 15 GW elektrowni wodorowych do 2035 roku, które będą mogły tymczasowo zasilać gaz ziemny do czasu podłączenia do sieci wodorowej.

Innowacje technologiczne i potencjał redukcji kosztów

Obniżenie kosztów produkcji zielonego wodoru w znacznym stopniu zależy od innowacji technologicznych. W białej księdze Ramboll identyfikuje różne punkty wyjścia dla redukcji kosztów w projektowaniu instalacji, w tym skalowanie, modularność i rozwój rozwiązań standaryzowanych. Redukcje te powinny być wdrażane na poziomie stosu, systemu i instalacji.

Samo ożywienie rynku jest kluczowym czynnikiem redukcji kosztów. Zwiększenie wolumenu produkcji umożliwia uzyskanie korzyści skali, co prowadzi do obniżenia kosztów jednostkowych. Inwestorzy i deweloperzy technologii Power-to-X i zielonego wodoru zakładali wcześniej, że koszty produkcji i dostaw wodoru spadną po prostu dzięki rozbudowie mocy elektrolizy i jednoczesnemu wzrostowi popytu. Jednak te optymistyczne prognozy dotyczące redukcji nakładów inwestycyjnych (CAPEX) jeszcze się nie zmaterializowały. Głównym powodem jest wolniejszy niż przewidywano proces ożywienia rynku.

Innym sposobem na obniżenie kosztów jest poprawa wydajności elektrolizy. Badania i rozwój odgrywają tu kluczową rolę. Dlatego też rząd federalny Niemiec finansuje badania podstawowe nad zielonym wodorem, koncentrując się na badaniach materiałowych, badaniach systemowych oraz potencjalnych kluczowych technologiach następnej i kolejnych generacji.

Koncepcje rozbudowy infrastruktury i logistyki

Rozwój wysokowydajnej infrastruktury wodorowej jest fundamentalnym warunkiem konkurencyjności tego nośnika energii. Planowana sieć wodorowa ma rozrosnąć się do 9040 kilometrów do 2032 roku, przy czym około 40% gazociągów zostanie wybudowanych na nowo, a istniejące gazociągi zostaną przebudowane w pozostałych 60%. Całkowite koszty, wynoszące około 19 miliardów euro, pokryje sektor prywatny – przy wsparciu rządu w postaci limitów opłat sieciowych.

Szczególne wyzwanie stanowi „ostatnia mila” – czyli sposób, w jaki mniejsi konsumenci, którzy nie są bezpośrednio podłączeni do sieci bazowej, mogą uzyskać dostęp do zielonego wodoru za pośrednictwem rurociągów. Obecnie pojawia się wiele izolowanych rozwiązań wodorowych, opartych na własnych mocach produkcyjnych wodoru, uzupełnianych zakupem i dostawą wodoru cysternami. Są to realne rozwiązania w początkowej fazie gospodarki wodorowej, ale w perspektywie średnio- i długoterminowej te izolowane rozwiązania muszą być również podłączone do planowanej sieci bazowej.

Oprócz transportu rurociągowego istnieją inne koncepcje logistyczne dla wodoru. W przypadku transportu morskiego na duże odległości konieczna jest konwersja na wodór ciekły (LH₂) lub połączenie z cieczami nośnymi (LOHC lub amoniak). Procesy te wiążą się jednak z dodatkowymi kosztami. Jeśli docelowym zastosowaniem jest bezpośrednio LH₂ lub amoniak, koszty transportu znacznie spadają.

Nadaje się do:

• Strategie dekarbonizacji: Wyzwania w produkcji i użytkowaniu wodoru odnawialnego dla firm stalowych i chemicznych

Mechanizmy rynkowe i zachęty dla kupujących

Aby stymulować popyt na zielony wodór, potrzebne są różnorodne mechanizmy rynkowe i zachęty dla potencjalnych klientów. Kluczowym problemem jest obecnie niechęć przemysłu do inwestowania w technologie wodorowe z powodu braku zachęt ekonomicznych. Przekonujący biznesplan może ułatwić inwestycje i zwiększyć popyt.

Jednym z obiecujących rozwiązań są kontrakty różnicowe na emisję dwutlenku węgla (CCfD), w ramach których rząd rekompensuje różnicę między obecną ceną CO2 a rzeczywistymi kosztami uniknięcia emisji CO2 w ramach projektu przyjaznego dla klimatu. Instrumenty te oferują firmom planującym bezpieczeństwo w zakresie długoterminowych inwestycji w technologie przyjazne dla klimatu.

Inne ważne mechanizmy zachęt obejmują kwoty na zielony wodór w niektórych sektorach, ulgi podatkowe dla użytkowników wodoru oraz długoterminowe umowy o odbiorze. Raport McKinsey'a wskazuje 22 zastosowania końcowe, dla których wodór może być najbardziej konkurencyjnym rozwiązaniem. Należą do nich w szczególności zastosowania w przemyśle i transporcie.

Współpraca międzynarodowa i strategie importowe

Niemcy nie będą w stanie zaspokoić swojego zapotrzebowania na wodór wyłącznie poprzez produkcję krajową. Dlatego kluczowe są strategie importowe i współpraca międzynarodowa. Federalna minister ds. badań naukowych Bettina Stark-Watzinger podkreśliła, że ​​Niemcy nie są w stanie samodzielnie zaspokoić swojego zapotrzebowania na wodór i że strategia importowa jest zatem ważnym kolejnym krokiem.

Według badania McKinsey, importowany wodór może stać się konkurencyjny do 2030 roku. Zielony wodór z Arabii Saudyjskiej ma być dostępny w Rotterdamie za 3,10 USD/kg, a rurociągiem z Algierii nawet za 1,90 USD/kg. Te szlaki importowe mogłyby znacząco przyczynić się do zaspokojenia niemieckiego popytu na wodór.

Projektując strategie importowe, należy jednak zachować ostrożność, aby uniknąć powstania krytycznej zależności od poszczególnych krajów-dostawców. Jeśli UE i Niemcy będą zaopatrywać się w niezbędne komponenty lub całe zakłady elektrolizy z poszczególnych krajów spoza UE, istnieje ryzyko powstania takiej zależności, co może prowadzić do utraty łańcuchów wartości w UE.

Zapewnienie tworzenia wartości europejskiej

Wraz z rozwojem rynku zielonego wodoru, wodór staje się podstawowym nośnikiem energii dla bezpiecznej gospodarki opartej na odnawialnych źródłach energii. Może to doprowadzić do rozwoju ogromnego rynku technologii wodorowych, tworząc nawet 5,4 miliona nowych miejsc pracy w Unii Europejskiej. Dlatego kluczowe jest stworzenie już teraz warunków, które umożliwią europejskim producentom zdobycie wiodącej pozycji rynkowej w globalnej konkurencji.

Jednym z wyzwań jest to, że konkurenci spoza UE mogą obecnie oferować technologie wodorowe nawet o 50% taniej niż europejscy producenci. Często wynika to z niższych kosztów pracy i energii lub z wysokich dotacji rządowych w połączeniu z lokalnymi zachętami rynkowymi. Aby chronić europejską wartość dodaną, Niemieckie Stowarzyszenie Wodoru (DWV) apeluje zatem o wprowadzenie kryteriów odporności w publicznych instrumentach finansowania Unii Europejskiej.

Federalny minister gospodarki Robert Habeck podkreślił, że inwestycje w wodór to „inwestycja w naszą przyszłość – w ochronę klimatu, w miejsca pracy wymagające kwalifikacji i w bezpieczeństwo energetyczne”. Narodowa Strategia Wodorowa wyznacza kurs na ścisłą współpracę z partnerami europejskimi i międzynarodowymi.

Konkretne rekomendacje działań na rzecz gospodarki

Aby przyspieszyć rozwój rynku zielonego wodoru i zwiększyć jego konkurencyjność, konieczne są konkretne działania zarówno ze strony przemysłu, jak i decydentów. Niemieckie Stowarzyszenie Wodoru (DWV) opracowało w swoim dokumencie „HyGuide 2030” łącznie 85 działań mających na celu stymulację produkcji, zastosowań i popytu rynkowego na produkty z zielonego wodoru w sektorach przemysłu, chemii, mobilności, energetyki i ciepłownictwa.

Kluczowym zaleceniem jest przyspieszenie procesów planowania i zatwierdzania projektów wodorowych. Istniejące przeszkody utrudniające rozwój gospodarki rynkowej opartej na wodorze muszą zostać usunięte. Kolejnym ważnym punktem jest połączenie krajowej produkcji ze strategicznym importem w celu zapewnienia wystarczającej podaży zielonego wodoru.

W fazie przejściowej należy dążyć do neutralnego technologicznie podejścia, które umożliwi również wykorzystanie niebieskiego wodoru (z gazu ziemnego z wychwytem CO2) jako rozwiązania przejściowego, dopóki zielony wodór nie będzie dostępny w wystarczających ilościach i po konkurencyjnych cenach. Wykorzystanie niebieskiego wodoru będzie niezbędne do czasu, aż zielony wodór stanie się konkurencyjny.

Kolejnym ważnym środkiem jest koordynacja działań wszystkich interesariuszy w łańcuchu wartości wodoru. Producenci, operatorzy sieci, konsumenci i decydenci muszą ściśle ze sobą współpracować i działać w tym samym kierunku, aby przyspieszyć rozwój gospodarki wodorowej.

Perspektywy konkurencyjności wodoru

Wodór ma potencjał, by stać się kluczowym nośnikiem energii w gospodarce neutralnej dla klimatu. Obecnie jednak rozwój rynku jest wciąż na wczesnym etapie, a koszty zielonego wodoru są znacznie wyższe niż koszty alternatywnych paliw kopalnych. Niemniej jednak, istnieją obiecujące trendy, które wskazują na wzrost konkurencyjności w nadchodzących latach.

Według badania McKinsey, wodór produkowany z morskich elektrowni wiatrowych w UE, a także wodór importowany, może być konkurencyjny do 2030 roku. Po 2035 roku ceny wodoru dla klientów końcowych mogą spaść i zbliżyć się do cen gazu ziemnego. Jednak ten pozytywny rozwój sytuacji zależy od konsekwentnego dostosowania ram politycznych do rozwoju rynku wodoru oraz od niezbędnych inwestycji w produkcję, infrastrukturę i zastosowania.

Rozwój gospodarki wodorowej w Niemczech i Europie stwarza ogromne możliwości zrównoważonego wzrostu gospodarczego i tworzenia miejsc pracy. Jednocześnie stoimy w obliczu poważnych wyzwań, zwłaszcza w kontekście konkurencji międzynarodowej. Kluczowe jest zapewnienie europejskiego potencjału tworzenia wartości przy jednoczesnym korzystaniu z zalet globalnej gospodarki wodorowej.

Zielony wodór będzie dostępny w wystarczających ilościach już w 2030 roku, jeśli rząd niemiecki wykorzysta wszelkie możliwości, aby natychmiast przyspieszyć rozwój gospodarki opartej na rynku wodoru. Dzięki jasnemu podejściu strategicznemu z konkretnymi i weryfikowalnymi celami, rząd niemiecki musi skoncentrować się na odnawialnych źródłach energii i wytwarzanym z nich wodorze. Zapewni to pewność planowania wszystkim zainteresowanym stronom.

Skorzystaj z bogatej, pięciokrotnej wiedzy specjalistycznej Xpert.Digital w ramach kompleksowego pakietu usług | Badania i rozwój, XR, PR i optymalizacja widoczności cyfrowej — Zdjęcie: Xpert.Digital

Xpert.Digital posiada dogłębną wiedzę na temat różnych branż. Dzięki temu możemy opracowywać strategie „szyte na miarę”, które są dokładnie dopasowane do wymagań i wyzwań konkretnego segmentu rynku. Dzięki ciągłej analizie trendów rynkowych i śledzeniu rozwoju branży możemy działać dalekowzrocznie i oferować innowacyjne rozwiązania. Dzięki połączeniu doświadczenia i wiedzy generujemy wartość dodaną i dajemy naszym klientom zdecydowaną przewagę konkurencyjną.

Więcej na ten temat tutaj:

• Wykorzystaj 5-krotną wiedzę Xpert.Digital w jednym pakiecie – już od 500 €/miesiąc

☑️ Wsparcie MŚP w zakresie strategii, doradztwa, planowania i wdrażania

☑️ Stworzenie lub dostosowanie strategii cyfrowej i cyfryzacji

☑️Rozbudowa i optymalizacja procesów sprzedaży międzynarodowej

☑️ Globalne i cyfrowe platformy handlowe B2B

☑️ Pionierski rozwój biznesu

Konrad Wolfenstein

Chętnie będę Twoim osobistym doradcą.

Możesz się ze mną skontaktować wypełniając poniższy formularz kontaktowy lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 7348 4088 965 (Monachium) .

Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.

Xpert.Digital to centrum przemysłu skupiające się na cyfryzacji, inżynierii mechanicznej, logistyce/intralogistyce i fotowoltaice.

Dzięki naszemu rozwiązaniu do rozwoju biznesu 360° wspieramy znane firmy od rozpoczęcia nowej działalności po sprzedaż posprzedażną.

Wywiad rynkowy, smarketing, automatyzacja marketingu, tworzenie treści, PR, kampanie pocztowe, spersonalizowane media społecznościowe i pielęgnacja leadów to część naszych narzędzi cyfrowych.

Więcej informacji znajdziesz na: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus