Zachodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych, a dokładnie stan Kalifornia, mocno stawia na wodór jako alternatywne paliwo przyszłości. Mieszkańcy mogą liczyć na zwolnienie z podatku od sprzedaży przy zakupie pojazdu wodorowego oraz kartę przedpłaconą na paliwo. Dodatkowo władze stanu oferują bezpośrednie dopłaty.
O wykorzystaniu wodoru w Kalifornii rozmawiamy z dr Pawłem Brusiło z Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, członkiem Sieci Ekspertów Komisji Europejskiej Team Europe Direct. Badacz analizował rozwiązania wdrażane w Kalifornii.
Dominika Florek, Bankier.pl: W ostatnim czasie coraz częściej w kontekście paliw odnawialnych mówi się o wykorzystaniu wodoru. W jakim momencie tej transformacji jesteśmy obecnie?
Dr Paweł Brusiło: Obecnie stoimy u progu rewolucji w sektorze transportu. Wodór, określany jako paliwo przyszłości, staje się rzeczywistością w miejscach takich jak Kalifornia, gdzie tysiące ludzi codziennie używa pojazdów wodorowych. W ramach stypendium Fulbright-Schuman prowadziłem badania na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego (…) Mogłoby się wydawać, że spoglądanie na przykład bogatego stanu Kalifornia może być trudne do znalezienia punktów odniesienia dla wielu państw i regionów. Jednak trzeba jasno podkreślić, że jest to stan, który, posiadając niemal pełną autonomię od władz federalnych w kształtowaniu swojej polityki klimatycznej i polityki transportowej w obszarze jego dekarbonizacji, jest absolutnym globalnym liderem i pionierem tych zmian.
Jakie rozwiązania związane z wykorzystywaniem wodoru pojawiły się w Kalifornii?
To właśnie Kalifornia jako pierwsza na świecie wprowadziła normy emisji spalin, dzięki którym mamy w samochodach osobowych katalizatory, a także regulacje dotyczące wdrażania pojazdów wodorowych. Co więcej, stan ten postawił pierwsze stacje wodorowe, a także tam po raz pierwszy zostały zarejestrowane na zasadach komercyjnych prywatne pojazdy wodorowe.
Bogate doświadczenia i wszechstronne wsparcie oferowane w Kalifornii powinny stanowić dla innych państw i regionów punkt odniesienia. Powinniśmy nie tylko szukać tam dobrych praktyk, ale także dokonać refleksji nad tym, czego nie robić, aby osiągnąć dobre rezultaty (…) starajmy się wyciągać z wnioski, które pozwolą nam, w Polsce czy Unii Europejskiej, w sposób bardziej efektywny rozwijać te rozwiązania. Kalifornia pod tym kątem wydaje się być idealnym obiektem do badań i analiz, ponieważ od ponad 30 lat stanowi pole doświadczalne i swego rodzaju piaskownicę legislacyjną, w ramach której testowano niemal wszystkie możliwe sposoby wspierania rozwoju rynku pojazdów wodorowych – regulacyjne, fiskalne czy rynkowe.
Co zrobiło na Panu największe wrażenie, kiedy po raz pierwszy przyjechał Pan do Kalifornii?
Jeżeli mam być szczery, to skala i rozmach, w jakim te rozwiązania są tam wprowadzane, robią ogromne wrażenie. Gdy widzi się stacje wodorowe wzdłuż głównych dróg, autobusy wodorowe jeżdżące zarówno w dużych miastach, jak i w małych miejscowościach wysoko w górach, oraz pojazdy wodorowe nad ośnieżonymi brzegami jeziora Tahoe czy nad słonecznymi plażami Los Angeles, to wydaje się, że coś, co u nas jest jeszcze marzeniem i mrzonką, tam staje się coraz bardziej realne i rzeczywiste dla ludzi.
Wodór nada kierunek polskiej transformacji energetycznej? Odkrywamy karty
Polska, podobnie jak inne kraje na całym świecie, stoi przed wyzwaniem dotyczącym przeprowadzenia transformacji energetycznej. Jedną z opcji jest wykorzystanie wodoru produkowanego z wykorzystaniem energii ze źródeł odnawialnych.
czytaj dalej…
Podejście Amerykanów można zamknąć w sformułowaniu „celujemy w Księżyc i zobaczymy, jak daleko doleci nasza rakieta”. W Stanach Zjednoczonych nie ma rzeczy niemożliwych. Cele są wyznaczane, a następie realizowane, korygowane oraz doskonalone. A gdy coś nie wychodzi, to albo zmienia się obrany kurs, albo się go delikatnie koryguje. Często dyskusje, w których uczestniczyłem lub którym się przysłuchiwałem, nie polegały na rozważaniach, czy rozwój rynku pojazdów wodorowych należy wspierać, tylko na tym jak to robić jeszcze lepiej, aby pokazać światu, że ten kierunek jest realny i osiągalny nie tylko w Kalifornii, ale także w innych stanach USA oraz w innych państwach poza Ameryką Północną.
Jak Kalifornia chciała rozwijać rynek pojazdów wodorowych?
Myślę że można to zawrzeć w czterech głównych obszarach: rozwój infrastruktury, zrównoważona produkcja wodoru, wzrost podaży tych pojazdów, aby były dostępne na rynku oraz wzrost popytu, aby ktoś chciał je kupować.
Zacznijmy od rozwoju infrastruktury.
Gdzieś te stacje muszą się pojawić. Moją pierwszą istotną obserwacją było to, że władze stanu Kalifornia bardzo intensywnie dopłacają do rozwoju tych stacji. System dopłat jest na tyle szeroki, że w niektórych przypadkach umożliwia zdobycie do 100 proc. dofinansowania na budowę stacji. Dofinansowanie to otrzymują zarówno firmy prywatne, takie jak startupy lub małe przedsiębiorstwa stawiające pojedyncze stacje, jak i duże międzynarodowe koncerny paliwowo-energetyczne, które obok już istniejących stacji stawiają dystrybutory wodoru.
Stacja wodorowa na zajezdni publicznego przedsiębiorstwa komunikacyjnego SunLine obsługująca samochody osobowe i autobusy (fot. Paweł Brusiło / archiwum prywatne)
Warto pokreślić, że w stanie Kalifornia dopłaty te mogą obejmować jedynie te stacje, których komponenty zostały wyprodukowane w Stanach Zjednoczonych. Taka etykietka „Made in the USA” jest tam potrzebna, ponieważ zachęca także krajowych producentów do wchodzenia na ten rynek i oferowania swoich komponentów do dystrybutorów oraz innych ważnych elementów.
W jaki sposób wybierane są miejsca na nowe stacje tankowania wodoru?
Stacje te nie są lokowane przypadkowo. Istnieje wyspecjalizowane narzędzie – mapa funkcjonalno-przestrzenna całego stanu, która pozwala z dokładnością co do jednej mili wskazać, gdzie konkretnie, wzdłuż której drogi, powinna zostać rozlokowana stacja, aby maksymalnie wykorzystać szanse wynikające z już istniejących zarejestrowanych pojazdów wodorowych w okolicy lub z braku ruchu tych pojazdów w danym miejscu. To narzędzie, w połączeniu z punktem konsultacyjnym w biurze gubernatora, pozwala inwestorom bardzo dokładnie i precyzyjnie rozlokować stacje.
Kalifornia posiada również system zwolnień ze specjalistycznych przeglądów środowiskowych, które mogłyby wydłużyć proces inwestycyjny. Oczywiście, nie sprawia to, że te stacje są mniej bezpieczne – wręcz przeciwnie. Znaczenie ma realizacja szybkiej ścieżki dla inwestorów, tak aby w maksymalnie krótkim czasie, w okolicach jednego do dwóch lat, te stacje były w pełni dostępne dla potencjalnych użytkowników.
A co z produkcją?
Pojazdy wodorowe będą tak zielone, jak zielone będzie paliwo. Dlatego w stanie Kalifornia obowiązkowo 1/3 paliwa oferowanego na tych stacjach musi pochodzić ze źródeł odnawialnych. Istotne okazało się wprowadzenie systemu handlu uprawnieniami do emisji (ang. Low Carbon Fuel Standard), który umożliwia dystrybutorom wodoru generowanie uprawnień za każdy sprzedany kilogram tego odnawialnego paliwa. Jednak sam ten system nie był jeszcze wystarczająco zachęcający…
Wyobraźmy sobie sytuację, że nowa stacja powstaje w okolicy, gdzie na razie nie ma wielu pojazdów wodorowych. Lokalni mieszkańcy dopiero co zauważyli, że mają punkt tankowania obok siebie. Musi minąć trochę czasu, zanim pojawi się popyt na to paliwo w tej okolicy. Mając tę świadomość, władze Kalifornii wprowadziły dodatkowy mechanizm przyznawania uprawnień za sam fakt utrzymania stacji wodorowej w pełnej gotowości do wydawania paliwa.
Zbiorniki wysokociśnieniowe na wodór w publicznym przedsiębiorstwie komunikacyjnym SunLine magazynujące odnawialny wodór produkowany na lokalnej zajezdni w procesie elektrolizy (fot. Paweł Brusiło / archiwum prywatne)
Oczywiście tymi uprawnieniami można później handlować z firmami, które dalej chcą sprzedawać paliwa transportowe oparte o źródła nieodnawialne i potrzebują do tego tychże uprawnień. Oznacza to, że stacja, mimo że nie sprzedaje jeszcze dużych ilości wodoru, generuje pośrednio przychody w pierwszych latach funkcjonowania stacji. To zachęca do utrzymywania wysokiego poziomu wypełnienia zbiorników i gotowości stacji do obsłużenia potencjalnych kierowców, oferując jednocześnie mechanizm wsparcia podaży odnawialnego wodoru, który pochodzi z wody, a sam proces elektrolizy jest zasilany energią pochodzącą z OZE. Na koniec warto wspomnieć o federalnym wsparciu, które pojawiło się w ostatnich latach w ramach Inflation Reduction Act w postaci dopłat do każdego kilograma odnawialnego wodoru i miliardowych dotacji na powstanie kalifornijskiej doliny wodorowej (Projekt ARCHES) – to istny game changer, który stał się nowym paliwem dla tej wodorowej rewolucji.
Jak odbywa się produkcja wodoru?
To jest szalenie ciekawy temat. Niestety, na całym świecie, również w Kalifornii, wodór jest produkowany głównie z paliw kopalnych – reformingu parowego metanu, pirolizy węgla i innych procesów, które są wysoce emisyjne.
Warto nadmienić, że wodór jest powszechnie wykorzystywany w gospodarce światowej jako nośnik energii oraz surowiec w wielu produktach i procesach produkcyjnych – od kosmetyków, przez rolnictwo, nawozy sztuczne, po petrochemię, rafinację ropy czy produkcję tworzyw sztucznych. Cała tak zwana rewolucja w stronę gospodarki wodorowej polega na zmianie źródła tego wodoru, nie tylko na potrzeby transportu, ale we wszystkich innych obszarach gospodarki.
fot. Paweł Brusiło / archiwum prywatne
Wodór pochodzący ze źródeł odnawialnych, stanowi zaledwie kilka promili ogólnej produkcji wodoru na świecie. Jego udział jest nieco większy w Kalifornii, jednak dalej stanowi znacznie mniejszą część ogólnej produkcji. Jednak gdy mowa o produkcji wodoru na potrzeby transportu, jego udział na stacjach wynosi już ponad 2/3. Oznacza to, że 2/3 wodoru tankowanego na stacjach to już „czysty wodór”, pochodzący na przykład z elektrolizy wody. Pozostały wodór pochodzi z reformingu parowego metanu z wychwytywaniem dwutlenku węgla lub z gazyfikacji biomasy, co również jest niskoemisyjne, ale nie tak bardzo, jak wodór pochodzący z elektrolizy wody.
Często wodór jest produkowany tuż obok stacji tankowania – na przykład za pomocą paneli fotowoltaicznych, które na miejscu dostarczają energię słoneczną do produkcji wodoru z wody, umożliwiając tankowanie pojazdów na pobliskich stacjach.
Ile trwało przygotowanie odpowiedniej infrastruktury wodorowej w stanie Kalifornia?
Można powiedzieć, że rozwój infrastruktury wodorowej w Kalifornii ciągle trwa. Warto wspomnieć, że pierwsze stacje tankowania wodoru otwierał sam gubernator Arnold Schwarzenegger, którego większość osób może kojarzyć z filmów z serii „Terminator”. Cała idea tworzenia sieci stacji tankowania wodoru była projektem bezpośrednio zainicjowanym i realizowanym przez jego administrację. Od 2004 roku, gdy pierwsze stacje w ramach projektu „Hydrogen Highway” były otwierane właśnie w Kalifornii, rozwój ten nabrał tempa.
Co więcej, to w Kalifornii otwarto pierwsze na świecie publicznie dostępne stacje tankowania wodoru, a także zarejestrowano pierwszy pojazd wodorowy w 2005 roku. Były to pierwsze pojazdy wodorowe zarejestrowane do użytku indywidualnego i komercyjnego, a nie tylko demonstracyjnego. Kalifornia zdecydowanie jest pionierem w dziedzinie technologii wodorowej.
Przejdźmy do kolejnego obszaru rozwoju rynku wodorowego w Kalifornii, czyli do podaży.
Nie da się ukryć, że ktoś musi zaoferować nam te pojazdy na rynku. Idealnie byłoby, gdybyśmy mieli mnóstwo producentów, którzy od samego początku oferowaliby dziesiątki różnych modeli w różnych segmentach z różnymi rozwiązaniami i opcjami personalizacji. Początki były jednak trudne – pierwsze pojazdy wodorowe były toporne, lekko pokraczne i miały raczej charakter demonstracyjny. Warto wspomnieć, że idea stosowania ogniw paliwowych do napędzania pojazdów bierze swój początek jeszcze z amerykańskiego programu kosmicznego Apollo.
Minęło trochę czasu, zanim pojazdy wodorowe znalazły swoje zastosowanie w transporcie osobowym. Kalifornia już w latach dziewięćdziesiątych, dokładnie w 1990 roku, wprowadziła pierwszy na świecie obowiązek dla producentów pojazdów, aby na rynku kalifornijskim oferowali konkretne udziały pojazdów zeroemisyjnych, stosując w pełni neutralne technologicznie podejście – to znaczy, nieważne, czy pojazd jest wodorowy, czy zasilany elektrycznie, musiał być zeroemisyjny. Z roku na rok wymagania dotyczące procentowego udziału pojazdów zeroemisyjnych w łącznej puli oferowanej przez danego producenta w Kalifornii były coraz wyższe.
Firmy, które spełniały ten obowiązek i sprzedawały większą niż oczekiwana liczbę pojazdów zeroemisyjnych, uzyskiwały specjalne uprawnienia, którymi mogły handlować z firmami, które musiały odkupić takie uprawnienia, aby móc sprzedawać mniejszą niż oczekiwana liczbę pojazdów zeroemisyjnych. System ten był jednym z kluczowych czynników sukcesu Tesli, która generowała poprzez sprzedaż pojazdów elektrycznych niebotyczną liczbę tych uprawnień i sprzedawała je innym firmom.
Jakie są korzyści z wdrażania pojazdów wodorowych w porównaniu z elektrykami?
Pojazdy wodorowe od samego początku uzyskiwały pewne premie, ponieważ premiowany był ich zasięg pośród pojazdów zeroemisyjnych. Dzięki swoim unikalnym właściwościom i konstrukcji, pojazdy wodorowe mają znacznie większe zasięgi niż pojazdy w pełni elektryczne. Dzięki tej premii producenci, tacy jak Toyota, Honda i Hyundai, byli zachęcani do oferowania pojazdów wodorowych w Kalifornii. Obecnie te trzy koncerny motoryzacyjne odpowiadają za produkcję i sprzedaż osobowych pojazdów wodorowych, oferując konkretne modele: Toyota Mirai, Hyundai Nexo i Honda Clarity.
Dr Paweł Brusiło na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine w trakcie demonstracji wyników badań nad wzrostem sprawności stosu ogniw paliwowych w wodorowej Toyocie Mirai (fot. Paweł Brusiło / archiwum prywatne)
W segmencie osobowym te trzy modele dominują. Natomiast w zakresie transportu zbiorowego, takiego jak autobusy czy pociągi, pierwsza lokomotywa wodorowa została zaprezentowana właśnie w Kalifornii, a druga w Polsce. Stan Kalifornia od ponad 30 lat intensywnie finansuje badania w obszarze tworzenia i wdrażania rozwiązań wodorowych w autobusach, transporcie kolejowym oraz transporcie ciężarowym.
Czwartym punktem, który wymieniłeś był popyt. Jak wygląda kupowanie pojazdów wodorowych w Kalifornii?
Muszę przyznać, że to najbardziej fascynujący i interesujący obszar. Kalifornia podchodzi do tego kompleksowo. Stan oferuje dopłaty do zakupu wodorowych pojazdów osobowych, ciężarowych i autobusów. Byłem zaskoczony, jak wygodnie to wygląda – przypomina to sklep internetowy, gdzie do koszyka wrzucamy kupon, który można wykorzystać przy zakupie pojazdów. Są przeznaczone do tego portale oraz reklamy w telewizji kablowej, które informują, jak dokonać takiego zakupu.
Wspomniałeś o dopłatach. Jaką kwotę mogą otrzymać kupujący?
Dopłaty sięgają 7000 dolarów. Dla przykładu: przy zakupie samochodu osobowego Toyota Mirai o wartości około 60 tys. dolarów, uzyskujemy od razu 7000 dolarów dopłaty. Dodatkowo, ci wspomniani trzej producenci pojazdów wodorowych oferują kartę przedpłaconą na paliwo o wartości 15 tys. dolarów, ważną przez pierwsze 3 lata posiadania samochodu. Pozwala to na pokonanie 20-25 tys. km rocznie przez te 3 lata, uwzględniając cenę wodoru, która wynosi około 30 dolarów za kilogram (lub inaczej ok. 30 dolarów za 100 km). Przyjmuje się, że 1 kg wystarcza na 100 km.
Obecnie cena wodoru jest znacznie wyższa niż kilka lat temu, co wynika z wielu czynników, w tym potrzeby zdobywania uprawnień do emisji. Dla porównania, cena benzyny wynosi około 5-6 dolarów za galon (3,5 litra).
Istotnym elementem wsparcia było również zobowiązanie publicznych firm transportowych i instytucji stanowych do umieszczania pojazdów zeroemisyjnych we flotach. Firmy transportowe, szczególnie obsługujące mniejsze miejscowości, zauważyły, że porównując pojazdy wodorowe i elektryczne, te drugie wydają się bardziej atrakcyjne na małą skalę. Pierwszy pojazd elektryczny jest tańszy i łatwiej zainstalować ładowarkę. Jednak przy wdrażaniu na większą skalę, gdy flota liczy dziesiątki lub setki pojazdów, rozwiązania wodorowe okazują się bardziej efektywne. Wystarczy kilka stacji tankowania wodoru na zajezdniach, które mogą obsłużyć wiele pojazdów w krótkim czasie. Stacje te mogą tankować zarówno autobusy, jak i pojazdy osobowe, co czyni je bardziej wszechstronnymi.
Czy kupujący pojazdy z Kalifornii mogą liczyć na wsparcie?
W Kalifornii istnieją zwolnienia z podatku od sprzedaży pojazdów wodorowych oraz możliwość korzystania przez nie z pasów jezdni na autostradach przeznaczonych dla pojazdów, w którychznajduje się przynajmniej dwóch pasażerów, nawet jeśli mają tylko jednego pasażera. Pojazdy ciężarowe i autobusy wodorowe są także zwolnione z ograniczeń dotyczących masy całkowitej o około 1000 kg, co pozwala im na poruszanie się po drogach publicznych, mimo większej wagi wynikającej z masy ogniw paliwowych.
Na koniec spróbujmy podsumować. Jakie wnioski możemy wyciągnąć dla Polski z kalifornijskich doświadczeń?
Doświadczenia opisane w mojej rozprawie doktorskiej pozwalają na podsumowanie tego w następujący sposób. Po pierwsze, stacje wodorowe muszą być lokowane strategicznie – im więcej, tym lepiej. Muszą one być dostępne i niezawodne, zarówno w dużych aglomeracjach, jak i na drogach szybkiego ruchu. Im wcześniej się pojawią, tym lepiej.
Po drugie, konieczny jest system dopłat do budowy stacji (preferujący krajowych, bądź unijnych producentów) oraz system zapewniający stałe przychody, nawet w początkowych okresach, gdy popyt na paliwo może być niewielki.
Po trzecie, niezbędna jest dostępność paliwa wodorowego pochodzącego ze źródeł odnawialnych, najlepiej z elektrolizy. Lokalne instalacje oraz krótkie łańcuchy dostaw mogą znacząco zmniejszyć emisje. Normy dotyczące produkcji, transportu, magazynowania i tankowania paliwa są kluczowe.
Po czwarte, musi istnieć system zachęt dla producentów pojazdów, aby ci mogli skutecznie wprowadzać swoje pojazdy na rynek, zarówno w segmencie osobowym, jak i w transporcie publicznym i ciężarowym.
Badania empiryczne, prowadzone przez mnie i innych naukowców, jasno pokazują, że pojazdy wodorowe znajdują zastosowanie szczególnie tam, gdzie liczy się duża masa pojazdu oraz potrzeba pokonywania dużych dystansów. Dla osób, które codziennie pokonują długie trasy, rozwiązania wodorowe mogą być atrakcyjne ze względu na krótki czas tankowania i relatywnie mniejszą zależność od warunków atmosferycznych, które mogą wpływać na zużycie paliwa.
