{"id":3136,"date":"2026-04-19T10:05:50","date_gmt":"2026-04-19T10:05:50","guid":{"rendered":"https:\/\/gwits.pl\/?p=3136"},"modified":"2026-09-07T11:34:31","modified_gmt":"2026-09-07T11:34:31","slug":"1065545gwits20260402","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/gwits.pl\/en\/1065545gwits20260402\/","title":{"rendered":"Analiza procesu produkcji wodoru metod\u0105 reformingu parowego metanu w kontek\u015bcie efektywno\u015bci technologicznej i oddzia\u0142ywania \u015brodowiskowego \/ Analysis of hydrogen production via steam methane reforming in the context of technological efficiency and environmental impact"},"content":{"rendered":"\n
\n\n\n\n

Anna Yevtushenko<\/a><\/em> \"ORCID<\/a> 1*<\/sup><\/em><\/p>\n\n\n\n

Afiliacja<\/summary>\n

1<\/sup> Wydzia\u0142 In\u017cynierii i Ekonomii, Pa\u0144stwowa Akademia Nauk Stosowanych im. Ignacego Mo\u015bcickiego w Ciechanowie
* Kontakt \/ Correspondence: yevtushenkoanna04@gmail.com<\/a><\/p>\n<\/details>\n\n\n\n


DOI: 10.65545\/GWITS.2026.04.02<\/strong>, GWiTS 4\/2026, kwiecie\u0144 2026<\/p>\n\n\n\n

Pobierz PDF<\/a> (Open Access)<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

Streszczenie:
<\/strong>Praca dotyczy szczeg\u00f3\u0142owej analizy procesu produkcji wodoru metod\u0105 reformingu parowego metanu, stanowi\u0105cego najbardziej rozwini\u0119t\u0105 technologicznie metod\u0119 przemys\u0142owego wytwarzania wodoru. W pracy przyj\u0119to tez\u0119, \u017ce reforming parowy metanu (SMR) jest podstawowym i najbardziej dojrza\u0142ym technologicznie procesem przemys\u0142owej produkcji szarego wodoru. Przedstawiono charakterystyk\u0119 procesu, analiz\u0119 energetyczn\u0105 oraz budow\u0119 instalacji SMR. Szczeg\u00f3ln\u0105 uwag\u0119 po\u015bwi\u0119cono emisji CO2<\/sub> oraz mo\u017cliwo\u015bciom jej ograniczenia poprzez technologie CCS. Om\u00f3wiono r\u00f3wnie\u017c koszty produkcji wodoru oraz por\u00f3wnanie z innymi metodami jego wytwarzania. <\/p>\n\n\n\n

S\u0142owa kluczowe:<\/strong> reforming parowy metanu, wod\u00f3r szary, wod\u00f3r niebieski, CCS, emisja CO2<\/em>
<\/p>\n\n\n\n

Abstract:
<\/strong>The paper presents a detailed analysis of hydrogen production via steam methane reforming (SMR), which is the most technologically mature industrial method. The thesis assumes that SMR is the primary and most advanced technology for large-scale grey hydrogen production. The study includes process characteristics, energy analysis, and system components. Particular attention is given to CO2<\/sub> emissions and their reduction using CCS technologies. Economic aspects and comparisons with alternative hydrogen production methods are also discussed. <\/p>\n\n\n\n

Keywords:<\/strong> steam methane reforming, grey hydrogen, blue hydrogen, CCS, CO2 emissions<\/em><\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\n

1. Wst\u0119p<\/h3>\n\n\n\n

Wsp\u00f3\u0142czesny system energetyczny opiera si\u0119 na no\u015bnikach energii, takich jak energia elektryczna, paliwa ciek\u0142e oraz gaz ziemny, kt\u00f3re powstaj\u0105 w wyniku przetwarzania pierwotnych \u017ar\u00f3de\u0142 energii. No\u015bniki te umo\u017cliwiaj\u0105 transport, magazynowanie oraz wykorzystanie energii w sektorach przemys\u0142owym, transportowym i komunalnym.<\/p>\n\n\n\n

W d\u0142ugoterminowej perspektywie ro\u015bnie znaczenie energii elektrycznej oraz wodoru jako no\u015bnik\u00f3w energii wspieraj\u0105cych transformacj\u0119 energetyczn\u0105. Wod\u00f3r wyr\u00f3\u017cnia si\u0119 du\u017c\u0105 elastyczno\u015bci\u0105 w zakresie metod produkcji i mo\u017ce by\u0107 wytwarzany zar\u00f3wno z surowc\u00f3w kopalnych, jak i odnawialnych. Z tego wzgl\u0119du uznawany jest za jeden z kluczowych element\u00f3w dekarbonizacji gospodarki.<\/p>\n\n\n\n

Obecnie zdecydowana wi\u0119kszo\u015b\u0107 wodoru produkowana jest z paliw kopalnych, przede wszystkim z gazu ziemnego. Reforming parowy metanu (steam methane reforming \u2013 SMR) stanowi dominuj\u0105c\u0105 technologi\u0119 produkcji wodoru na \u015bwiecie, odpowiadaj\u0105c za wi\u0119kszo\u015b\u0107 jego globalnej produkcji. Technologie odnawialne, takie jak elektroliza wody, maj\u0105 obecnie znacznie mniejszy udzia\u0142, g\u0142\u00f3wnie ze wzgl\u0119du na wy\u017csze koszty. Wod\u00f3r klasyfikowany jest cz\u0119sto wed\u0142ug tzw. \u201ekolor\u00f3w\u201d, odnosz\u0105cych si\u0119 do sposobu jego produkcji. Wod\u00f3r szary powstaje z gazu ziemnego bez redukcji emisji CO\u2082, wod\u00f3r niebieski uwzgl\u0119dnia technologie wychwytu i sk\u0142adowania dwutlenku w\u0119gla, natomiast wod\u00f3r zielony produkowany jest z wykorzystaniem odnawialnych \u017ar\u00f3de\u0142 energii.<\/p>\n\n\n\n

2. Charakterystyka technologii reformingu parowego metanu<\/h3>\n\n\n\n

Reforming parowy metanu jest procesem chemicznym polegaj\u0105cym na reakcji metanu z par\u0105 wodn\u0105 w podwy\u017cszonej temperaturze, prowadz\u0105cej do powstania gazu syntezowego zawieraj\u0105cego g\u0142\u00f3wnie wod\u00f3r i tlenek w\u0119gla. Proces ten stanowi podstaw\u0119 przemys\u0142owej produkcji wodoru. Podstawowa reakcja przebiega zgodnie z r\u00f3wnaniem (1):<\/p>\n\n\n\n

C<\/mi>H<\/mi>4<\/mn><\/msub>+<\/mo>H<\/mi>2<\/mn><\/msub>O<\/mi>\u21cc<\/mo>C<\/mi>O<\/mi>+<\/mo>3<\/mn>H<\/mi>2<\/mn><\/msub><\/mspace>(<\/mo>1<\/mn>)<\/mo><\/mrow>CH_4 + H_2O \u21cc CO + 3H_2 \\quad(1)<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

W dalszym etapie zachodzi reakcja konwersji tlenku w\u0119gla (water-gas shift \u2013 WGS):<\/p>\n\n\n\n

C<\/mi>O<\/mi>+<\/mo>H<\/mi>2<\/mn><\/msub>O<\/mi>\u21cc<\/mo>C<\/mi>O<\/mi>2<\/mn><\/msub>+<\/mo>H<\/mi>2<\/mn><\/msub><\/mspace>(<\/mo>2<\/mn>)<\/mo><\/mrow>CO + H_2O \u21cc CO_2 + H_2 \\quad(2)<\/annotation><\/semantics><\/math><\/div>\n\n\n\n

W wyniku tych reakcji uzyskuje si\u0119 mieszanin\u0119 gaz\u00f3w, kt\u00f3ra po oczyszczeniu pozwala na uzyskanie wodoru o wysokiej czysto\u015bci. Proces prowadzony jest w wysokich temperaturach, najcz\u0119\u015bciej w zakresie 800\u20131000\u00b0C, oraz pod umiarkowanym ci\u015bnieniem. Warunki te wynikaj\u0105 z charakteru reakcji \u2013 reforming jest procesem endotermicznym, wymagaj\u0105cym dostarczania du\u017cych ilo\u015bci energii. Na przebieg procesu wp\u0142ywaj\u0105 m.in. temperatura, ci\u015bnienie, stosunek pary wodnej do metanu oraz sk\u0142ad surowca. Wy\u017csza temperatura sprzyja zwi\u0119kszeniu wydajno\u015bci wodoru, natomiast zbyt wysokie ci\u015bnienie ogranicza konwersj\u0119 metanu. Istotne znaczenie ma r\u00f3wnie\u017c odpowiednie oczyszczenie gazu ziemnego z zanieczyszcze\u0144 siarkowych, kt\u00f3re mog\u0105 dezaktywowa\u0107 katalizator. Reforming parowy wyr\u00f3\u017cnia si\u0119 wysok\u0105 efektywno\u015bci\u0105 oraz mo\u017cliwo\u015bci\u0105 prowadzenia procesu w du\u017cej skali, co czyni go podstawow\u0105 technologi\u0105 produkcji wodoru na \u015bwiecie.<\/p>\n\n\n\n

3. Elementy instalacji reformingu parowego metanu<\/h3>\n\n\n\n

Instalacja SMR stanowi z\u0142o\u017cony uk\u0142ad technologiczny obejmuj\u0105cy kilka podstawowych sekcji procesowych. Centralnym elementem jest reaktor reformingu, w kt\u00f3rym zachodzi reakcja metanu z par\u0105 wodn\u0105. W praktyce stosuje si\u0119 reformery rurowe, gdzie mieszanina gaz\u00f3w przep\u0142ywa przez rury wype\u0142nione katalizatorem niklowym. Rury te ogrzewane s\u0105 zewn\u0119trznie przez spaliny powstaj\u0105ce w piecu reformingowym. Katalizatory niklowe umo\u017cliwiaj\u0105 efektywne rozrywanie wi\u0105za\u0144 chemicznych w cz\u0105steczkach metanu. Jednocze\u015bnie s\u0105 podatne na dezaktywacj\u0119, g\u0142\u00f3wnie wskutek obecno\u015bci siarki oraz tworzenia osad\u00f3w w\u0119glowych, dlatego wymagane jest dok\u0142adne oczyszczenie surowca. Ze wzgl\u0119du na endotermiczny charakter reakcji instalacja wyposa\u017cona jest w systemy spalania i wymiany ciep\u0142a. Energia cieplna dostarczana jest poprzez spalanie paliwa, a jej cz\u0119\u015b\u0107 odzyskiwana jest w wymiennikach ciep\u0142a, co zwi\u0119ksza efektywno\u015b\u0107 energetyczn\u0105 procesu. Po etapie reformingu gaz poddawany jest oczyszczaniu. W pierwszej kolejno\u015bci zachodzi konwersja tlenku w\u0119gla (high temperature shift \u2013 HTS, low \u2013 temperature shift \u2013 LTS), nast\u0119pnie usuwane s\u0105 zanieczyszczenia, a ko\u0144cowym etapem jest separacja wodoru w instalacji adsorpcji zanieczyszcze\u0144 pod wysokim ci\u015bnieniem (pressure swing adsorption \u2013 PSA). Pozwala to uzyska\u0107 wod\u00f3r o czysto\u015bci przekraczaj\u0105cej 99,9%.<\/p>\n\n\n\n

4. Aspekty \u015brodowiskowe produkcji wodoru metod\u0105 reformingu parowego metanu<\/h3>\n\n\n\n

Produkcja wodoru metod\u0105 reformingu parowego metanu, pomimo wysokiej dojrza\u0142o\u015bci technologicznej i szerokiego zastosowania przemys\u0142owego, wi\u0105\u017ce si\u0119 z istotnym oddzia\u0142ywaniem na \u015brodowisko. Najwa\u017cniejszym problemem pozostaje emisja dwutlenku w\u0119gla, kt\u00f3ra wynika zar\u00f3wno z reakcji chemicznych zachodz\u0105cych w procesie reformingu, jak i ze spalania paliwa niezb\u0119dnego do dostarczenia energii cieplnej. W niniejszym rozdziale przedstawiono wielko\u015bci emisji CO2<\/sub>, odniesiono proces SMR do innych technologii produkcji wodoru oraz om\u00f3wiono metody ograniczania emisji, w tym technologie wychwytu i zagospodarowania dwutlenku w\u0119gla.<\/p>\n\n\n\n

4.1. Wielko\u015bci emisji dwutlenku w\u0119gla w procesie SMR<\/h5>\n\n\n\n

Emisja CO2 w procesie reformingu parowego metanu ma dwa podstawowe \u017ar\u00f3d\u0142a. Pierwszym jest emisja procesowa, bezpo\u015brednio zwi\u0105zana z reakcjami reformingu metanu oraz konwersji tlenku w\u0119gla. Drugim jest emisja energetyczna, wynikaj\u0105ca ze spalania paliwa w piecu reformingowym, kt\u00f3re dostarcza energi\u0119 niezb\u0119dn\u0105 do przebiegu reakcji endotermicznych. Ca\u0142kowita emisja dwutlenku w\u0119gla w procesie SMR wynosi zazwyczaj od 9 do 12 kgCO2<\/sub> na ka\u017cdy kilogram wyprodukowanego wodoru. Warto\u015b\u0107 ta zale\u017cy od wielu czynnik\u00f3w, takich jak sprawno\u015b\u0107 instalacji, stopie\u0144 odzysku ciep\u0142a, sk\u0142ad gazu ziemnego oraz parametry prowadzenia procesu. Wysoka emisyjno\u015b\u0107 stanowi jedno z g\u0142\u00f3wnych ogranicze\u0144 tej technologii w kontek\u015bcie dekarbonizacji gospodarki [1, 7, 12].<\/p>\n\n\n\n

4.2. Por\u00f3wnanie reformingu parowego z innymi metodami produkcji wodoru<\/h5>\n\n\n\n

Ocena oddzia\u0142ywania \u015brodowiskowego reformingu parowego metanu wymaga odniesienia do innych technologii produkcji wodoru, w szczeg\u00f3lno\u015bci reformingu autotermicznego (autothermal reforming \u2013 ATR) oraz katalitycznego cz\u0119\u015bciowego utleniania (catalytic partial oxidation \u2013 POX). Reforming autotermiczny \u0142\u0105czy reakcje reformingu parowego z cz\u0119\u015bciowym utlenianiem metanu, dzi\u0119ki czemu cz\u0119\u015b\u0107 energii dostarczana jest bezpo\u015brednio w reaktorze. Ogranicza to zapotrzebowanie na paliwo zewn\u0119trzne i mo\u017ce prowadzi\u0107 do ni\u017cszych emisji CO2<\/sub>, jednak kosztem wi\u0119kszej z\u0142o\u017cono\u015bci instalacji. Z kolei proces cz\u0119\u015bciowego utleniania charakteryzuje si\u0119 kr\u00f3tkim czasem reakcji i uproszczon\u0105 aparatur\u0105, lecz prowadzi do powstania gazu syntezowego o mniej korzystnym sk\u0142adzie pod k\u0105tem produkcji wodoru. Ostateczny bilans emisyjny tej technologii zale\u017cy m.in. od sposobu pozyskania tlenu oraz zagospodarowania energii. Na tle tych metod reforming parowy metanu pozostaje najbardziej efektywny pod wzgl\u0119dem wydajno\u015bci wodorowej, jednak przy braku technologii wychwytu CO2<\/sub> cechuje si\u0119 najwy\u017csz\u0105 emisyjno\u015bci\u0105 [3, 4, 8].<\/p>\n\n\n\n

4.3. Metody wychwytywania dwutlenku w\u0119gla w instalacjach SMR<\/h5>\n\n\n\n

Ograniczenie emisji CO2<\/sub> mo\u017cliwe jest poprzez zastosowanie technologii jego wychwytywania. W praktyce stosuje si\u0119 kilka podej\u015b\u0107 r\u00f3\u017cni\u0105cych si\u0119 miejscem separacji oraz mechanizmem dzia\u0142ania. Najcz\u0119\u015bciej wykorzystywan\u0105 metod\u0105 jest absorpcja chemiczna z u\u017cyciem roztwor\u00f3w aminowych. Proces polega na wi\u0105zaniu CO2<\/sub> w absorberze, a nast\u0119pnie jego uwalnianiu w desorberze poprzez podgrzewanie roztworu. Rozwi\u0105zanie to cechuje si\u0119 wysok\u0105 skuteczno\u015bci\u0105, jednak wi\u0105\u017ce si\u0119 z dodatkowymi nak\u0142adami energetycznymi.<\/p>\n\n\n\n

Alternatyw\u0105 s\u0105 technologie membranowe, w kt\u00f3rych separacja opiera si\u0119 na r\u00f3\u017cnicach przenikalno\u015bci gaz\u00f3w przez materia\u0142 membrany. Charakteryzuj\u0105 si\u0119 one ni\u017cszym zu\u017cyciem energii, lecz ich trwa\u0142o\u015b\u0107 i efektywno\u015b\u0107 w warunkach przemys\u0142owych s\u0105 nadal rozwijane.<\/p>\n\n\n\n

Stosowane s\u0105 r\u00f3wnie\u017c metody kriogeniczne, polegaj\u0105ce na rozdziale sk\u0142adnik\u00f3w gazu w niskich temperaturach. Umo\u017cliwiaj\u0105 uzyskanie CO2<\/sub> o wysokiej czysto\u015bci, jednak s\u0105 bardziej energoch\u0142onne i stosowane g\u0142\u00f3wnie w specyficznych przypadkach. W instalacjach SMR szczeg\u00f3lnie korzystny jest wychwyt CO2<\/sub> z gazu syntezowego po reakcji WGS, gdzie jego st\u0119\u017cenie jest wysokie. Mo\u017cliwe jest tak\u017ce wychwytywanie CO2<\/sub> za spalin, cho\u0107 jest to rozwi\u0105zanie bardziej wymagaj\u0105ce energetycznie.<\/p>\n\n\n\n

4.4. \u0141a\u0144cuch technologiczny CCS w produkcji wodoru niebieskiego<\/h5>\n\n\n\n

Technologia wychwytu i sk\u0142adowania dwutlenku w\u0119gla (carbon capture and storage \u2013 CCS) stanowi podstaw\u0119 produkcji wodoru niebieskiego. Obejmuje ona kilka etap\u00f3w: wychwyt CO2<\/sub> , jego spr\u0119\u017canie, transport oraz d\u0142ugoterminowe magazynowanie. Dwutlenek w\u0119gla powstaj\u0105cy w instalacji SMR mo\u017ce by\u0107 wychwytywany zar\u00f3wno z gazu procesowego, jak i ze spalin. W przypadku gazu procesowego jego st\u0119\u017cenie si\u0119ga 15\u201320%, co sprzyja efektywnej separacji. Po oddzieleniu CO2<\/sub> jest spr\u0119\u017cany do ci\u015bnienia oko\u0142o 100\u2013150 bar, co umo\u017cliwia jego transport w stanie nadkrytycznym. Transport realizowany jest najcz\u0119\u015bciej ruroci\u0105gami, rzadziej drog\u0105 morsk\u0105. Nast\u0119pnie CO2<\/sub> zat\u0142aczany jest do struktur geologicznych, takich jak wyeksploatowane z\u0142o\u017ca gazu i ropy lub formacje solankowe. W takich warunkach mo\u017ce by\u0107 magazynowany przez bardzo d\u0142ugi czas. Zastosowanie technologii CCS pozwala ograniczy\u0107 emisj\u0119 CO2<\/sub> nawet o 80\u201390%. Jednocze\u015bnie wi\u0105\u017ce si\u0119 z dodatkowymi kosztami, obejmuj\u0105cymi zar\u00f3wno wychwyt, jak i transport oraz magazynowanie gazu [7].<\/p>\n\n\n\n

4.5. Technologie neutralizacji CO2 \u2013 CCS i CC<\/h5>\n\n\n\n

Wychwycony dwutlenek w\u0119gla mo\u017ce by\u0107 zar\u00f3wno magazynowany, jak i wykorzystywany w procesach przemys\u0142owych. W przypadku technologii CCS CO2<\/sub> jest trwale sk\u0142adowany w strukturach geologicznych, co pozwala ograniczy\u0107 emisj\u0119 netto nawet o 60\u201390%. Alternatyw\u0105 jest CCU (carbon capture and utilization), czyli wykorzystanie CO2<\/sub> jako surowca, np. do produkcji paliw syntetycznych, chemikali\u00f3w lub materia\u0142\u00f3w budowlanych. Cho\u0107 rozwi\u0105zanie to ma du\u017cy potencja\u0142, jego zastosowanie w skali globalnej jest ograniczone. Integracja SMR z technologi\u0105 CCS prowadzi do powstania wodoru niebieskiego, kt\u00f3ry traktowany jest jako rozwi\u0105zanie przej\u015bciowe w procesie dekarbonizacji sektora energetycznego.<\/p>\n\n\n\n

4.6. Koszty wychwytu i neutralizacji CO2<\/sub><\/h5>\n\n\n\n

Wdro\u017cenie technologii wychwytu CO2<\/sub> wi\u0105\u017ce si\u0119 ze wzrostem koszt\u00f3w inwestycyjnych i operacyjnych. W przypadku absorpcji aminowej koszty wychwytu wynosz\u0105 zazwyczaj 40\u201380 EUR\/tCO2<\/sub>. Technologie membranowe generuj\u0105 koszty rz\u0119du 50\u201390 EUR\/tCO2<\/sub>, natomiast metody kriogeniczne mog\u0105 przekracza\u0107 80\u2013120 EUR\/tCO2<\/sub>. Do tego dochodz\u0105 koszty transportu i magazynowania, kt\u00f3re wynosz\u0105 zazwyczaj 10\u201330 EUR\/tCO2<\/sub>. \u0141\u0105cznie koszt systemu CCS w instalacjach SMR wynosi oko\u0142o 50\u2013110 EUR\/tCO2<\/sub>, co przek\u0142ada si\u0119 bezpo\u015brednio na wzrost kosztu produkcji wodoru [1].<\/p>\n\n\n\n

4.7. Koszty produkcji wodoru niebieskiego<\/h5>\n\n\n\n

Koszt produkcji wodoru z gazu ziemnego bez wychwytu CO2<\/sub> wynosi oko\u0142o 1,2 USD\/kgH2<\/sub>. Zastosowanie technologii CCS zwi\u0119ksza ten koszt do poziomu 1,6\u20132,4 USD\/kgH2<\/sub>. Wzrost koszt\u00f3w wynika g\u0142\u00f3wnie z konieczno\u015bci budowy dodatkowej infrastruktury oraz zwi\u0119kszonego zu\u017cycia energii. Pomimo tego wod\u00f3r niebieski pozostaje konkurencyjny wobec wodoru zielonego, kt\u00f3rego koszt produkcji wynosi obecnie oko\u0142o 3\u20136 USD\/kgH2<\/sub>. W przysz\u0142o\u015bci przewiduje si\u0119 spadek koszt\u00f3w dzi\u0119ki rozwojowi technologii oraz zwi\u0119kszeniu skali produkcji [1, 12].<\/p>\n\n\n\n

4.8. Por\u00f3wnanie dojrza\u0142o\u015bci technologicznej (TRL) metod produkcji wodoru<\/h5>\n\n\n\n

Poziom gotowo\u015bci technologicznej (technology readiness level \u2013 TRL) umo\u017cliwia ocen\u0119 stopnia rozwoju poszczeg\u00f3lnych metod produkcji wodoru. Reforming parowy metanu nale\u017cy do technologii w pe\u0142ni dojrza\u0142ych (TRL 9) i szeroko stosowanych przemys\u0142owo. Elektroliza wody z wykorzystaniem OZE r\u00f3wnie\u017c osi\u0105gn\u0119\u0142a wysoki poziom rozwoju, cho\u0107 jej zastosowanie ograniczaj\u0105 koszty energii. Technologie takie jak piroliza metanu, gazyfikacja odpad\u00f3w czy procesy termochemiczne znajduj\u0105 si\u0119 na ni\u017cszych poziomach TRL i wymagaj\u0105 dalszego rozwoju. Najbardziej innowacyjne metody, takie jak fotoliza czy procesy biologiczne, pozostaj\u0105 na etapie bada\u0144. Por\u00f3wnanie wybranych technologii przedstawiono w tabeli 1.<\/p>\n\n\n\n

Tabela 1. Por\u00f3wnanie wybranych metod produkcji wodoru, na podstawie [13, 14]
Table 1. Comparison of selected hydrogen production methods, based on [13, 14]<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Metoda<\/strong><\/td>\u0179r\u00f3d\u0142o energii \/ surowiec<\/strong><\/td>Typ wodoru<\/strong><\/td>TRL<\/strong><\/td>Status, emisyjno\u015b\u0107 i charakterystyka technologiczna<\/strong><\/td><\/tr>
Elektroliza \u2013 OZE (wiatr)<\/td>Energia wiatrowa<\/td>Zielony<\/td>8\u20139 (ALK, PEM), 6\u20138 (SOEC)<\/td>ALK i PEM komercyjne; SOEC w komercjalizacji. Bardzo niska emisyjno\u015b\u0107 operacyjna; zale\u017cno\u015b\u0107 od zmienno\u015bci generacji energii.<\/td><\/tr>
Elektroliza \u2013 OZE (fotowoltaika)<\/td>Energia s\u0142oneczna (PV)<\/td>Zielony<\/td>8\u20139 (ALK, PEM), 6\u20138 (SOEC)<\/td>Technologie komercyjne dla ALK i PEM. Bardzo niska emisyjno\u015b\u0107; efektywno\u015b\u0107 zale\u017cna od nas\u0142onecznienia i sezonowo\u015bci.<\/td><\/tr>
Elektroliza \u2013 energia j\u0105drowa<\/td>Energia j\u0105drowa<\/td>Fioletowy<\/td>8\u20139<\/td>Technologie niskotemperaturowe komercyjne; wysokotemperaturowe w rozwoju. Bardzo niska emisyjno\u015b\u0107 dzi\u0119ki stabilnemu \u017ar\u00f3d\u0142u energii.<\/td><\/tr>
Elektroliza \u2013 sie\u0107 krajowa<\/td>Miks energetyczny KSE<\/td>Zale\u017cny od miksu<\/td>9<\/td>Technologia komercyjna; emisyjno\u015b\u0107 zale\u017cna od miksu (w Polsce ok. 30\u201335 kgCO2<\/sub>\/kgH2<\/sub>). Koszt zale\u017cny od cen energii i regulacji.<\/td><\/tr>
Reforming parowy metanu (SMR)<\/td>Gaz ziemny<\/td>Szary<\/td>9<\/td>W pe\u0142ni dojrza\u0142a technologia przemys\u0142owa; wysoka emisyjno\u015b\u0107 CO2<\/sub>; relatywnie niskie koszty jednostkowe przy rozwini\u0119tej infrastrukturze.<\/td><\/tr>
Reforming parowy biogazu<\/td>Biogaz<\/td>Niskoemisyjny \/ bio<\/td>6\u20138<\/td>Wczesna komercjalizacja; proces analogiczny do SMR; ni\u017csza emisyjno\u015b\u0107 netto dzi\u0119ki odnawialnemu surowcowi.<\/td><\/tr>
Piroliza metanu<\/td>Gaz ziemny (metan)<\/td>Turkusowy<\/td>5\u20137<\/td>Projekty demonstracyjne; brak emisji CO\u2082 w reakcji, produktem ubocznym jest w\u0119giel sta\u0142y wymagaj\u0105cy zagospodarowania.<\/td><\/tr>
Gazyfikacja odpad\u00f3w + PSA<\/td>Odpady komunalne \/ przemys\u0142owe<\/td>Zale\u017cny<\/td>5\u20137<\/td>Wst\u0119pna komercjalizacja; gazyfikacja (700\u2013800\u00b0C) i separacja PSA; \u015brednia emisyjno\u015b\u0107 i z\u0142o\u017cono\u015b\u0107 operacyjna.<\/td><\/tr>
Procesy termochemiczne (S-I, Cu-Cl)<\/td>Wysokotemperaturowe \u017ar\u00f3d\u0142o ciep\u0142a<\/td>Zale\u017cny<\/td>4\u20136<\/td>Zaawansowane badania przedkomercyjne; emisyjno\u015b\u0107 zale\u017cna od \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a; wieloetapowe cykle chemiczne.<\/td><\/tr>
Metody innowacyjne (fotoliza, fermentacja, membrany)<\/td>Energia s\u0142oneczna, biomasa, procesy biologiczne<\/td>Zielony (potencjalnie)<\/td>2\u20134<\/td>Etap B+R; potencjalnie bardzo niska emisyjno\u015b\u0107; wysoka niepewno\u015b\u0107 technologiczna i brak okre\u015blonego horyzontu komercjalizacji.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

5. Analiza ekonomiczna produkcji wodoru metod\u0105 reformingu parowego metanu<\/h3>\n\n\n\n

Ekonomika produkcji wodoru stanowi jeden z kluczowych czynnik\u00f3w determinuj\u0105cych wyb\u00f3r technologii w skali przemys\u0142owej. Reforming parowy metanu jako technologia dojrza\u0142a i szeroko stosowana, charakteryzuje si\u0119 relatywnie niskimi kosztami wytwarzania wodoru w por\u00f3wnaniu z alternatywnymi metodami. O konkurencyjno\u015bci ekonomicznej procesu decyduj\u0105 przede wszystkim koszty surowca, zapotrzebowanie energetyczne instalacji oraz nak\u0142ady zwi\u0105zane z ograniczaniem emisji dwutlenku w\u0119gla.<\/p>\n\n\n\n

5.1. Struktura koszt\u00f3w produkcji wodoru w procesie SMR<\/h5>\n\n\n\n

Koszty produkcji wodoru metod\u0105 reformingu parowego metanu dziel\u0105 si\u0119 na koszty inwestycyjne oraz koszty operacyjne. Koszty inwestycyjne obejmuj\u0105 nak\u0142ady zwi\u0105zane z budow\u0105 instalacji, w tym reformera rurowego, pieca reformingowego, system\u00f3w wymiany ciep\u0142a, uk\u0142ad\u00f3w konwersji tlenku w\u0119gla, instalacji separacji wodoru oraz infrastruktury pomocniczej. Wysoki poziom dojrza\u0142o\u015bci technologicznej procesu SMR pozwala jednak na ograniczenie ryzyka inwestycyjnego oraz d\u0142ugoterminow\u0105, stabiln\u0105 eksploatacj\u0119 instalacji.<\/p>\n\n\n\n

Koszty operacyjne stanowi\u0105 dominuj\u0105c\u0105 cz\u0119\u015b\u0107 ca\u0142kowitych koszt\u00f3w produkcji wodoru. Obejmuj\u0105 one przede wszystkim koszt gazu ziemnego, kt\u00f3ry pe\u0142ni funkcj\u0119 zar\u00f3wno surowca procesowego, jak i paliwa dostarczaj\u0105cego energii cieplnej. Dodatkowe sk\u0142adniki koszt\u00f3w operacyjnych stanowi\u0105 zu\u017cycie energii elektrycznej, koszty utrzymania ruchu, wymiany katalizator\u00f3w oraz koszty pracy. w strukturze koszt\u00f3w operacyjnych udzia\u0142 gazu ziemnego jest czynnikiem decyduj\u0105cym o konkurencyjno\u015bci ekonomicznej technologii SMR.<\/p>\n\n\n\n

5.2. Wp\u0142yw cen gazu ziemnego i energii na ekonomik\u0119 procesu<\/h5>\n\n\n\n

Cena gazu ziemnego ma kluczowy wp\u0142yw na koszt produkcji wodoru metod\u0105 reformingu parowego metanu. w literaturze wskazuje si\u0119, \u017ce koszt surowca mo\u017ce odpowiada\u0107 za 50\u201370% ca\u0142kowitego kosztu wytworzenia wodoru. w regionach charakteryzuj\u0105cych si\u0119 dost\u0119pem do taniego gazu ziemnego technologia SMR pozostaje najbardziej konkurencyjn\u0105 ekonomicznie metod\u0105 produkcji wodoru w skali przemys\u0142owej. Znaczenie kosztu energii elektrycznej jest mniejsze, lecz niepomijalne. Energia elektryczna wykorzystywana jest g\u0142\u00f3wnie do nap\u0119du spr\u0119\u017carek, pomp oraz urz\u0105dze\u0144 pomocniczych. Jej udzia\u0142 w ca\u0142kowitym koszcie produkcji wodoru zale\u017cy od stopnia integracji cieplnej instalacji oraz sprawno\u015bci system\u00f3w pomocniczych. w instalacjach o wysokim stopniu odzysku ciep\u0142a wp\u0142yw kosztu energii elektrycznej na ekonomik\u0119 procesu pozostaje ograniczony.<\/p>\n\n\n\n

5.3. Koszt jednostkowy produkcji wodoru metod\u0105 SMR<\/h5>\n\n\n\n

Koszt jednostkowy produkcji wodoru metod\u0105 reformingu parowego metanu stanowi jeden z najcz\u0119\u015bciej stosowanych wska\u017anik\u00f3w oceny konkurencyjno\u015bci ekonomicznej tej technologii. Warto\u015b\u0107 ta zale\u017cy od szeregu czynnik\u00f3w technologicznych, ekonomicznych oraz lokalnych uwarunkowa\u0144 rynkowych, spo\u015br\u00f3d kt\u00f3rych kluczowe znaczenie maj\u0105 cena gazu ziemnego, skala instalacji, stopie\u0144 integracji cieplnej oraz konfiguracja uk\u0142adu technologicznego.<\/p>\n\n\n\n

Na podstawie danych literaturowych koszt produkcji wodoru metod\u0105 SMR, bez uwzgl\u0119dnienia koszt\u00f3w neutralizacji dwutlenku w\u0119gla, szacowany jest zazwyczaj w przedziale 1,0\u20132,0 EUR\/kgH2<\/sub>. Dolna granica tego zakresu dotyczy du\u017cych instalacji przemys\u0142owych pracuj\u0105cych w regionach o niskich cenach gazu ziemnego i wysokim stopniu odzysku ciep\u0142a. Wy\u017csze warto\u015bci obserwowane s\u0105 w przypadku mniejszych instalacji lub w warunkach podwy\u017cszonych cen surowca energetycznego.<\/p>\n\n\n\n

Istotny wp\u0142yw na koszt jednostkowy wodoru ma skala produkcji. Efekt skali powoduje, \u017ce wraz ze wzrostem wydajno\u015bci instalacji maleje jednostkowy koszt inwestycyjny, a koszty sta\u0142e rozk\u0142adaj\u0105 si\u0119 na wi\u0119ksz\u0105 ilo\u015b\u0107 produktu. Z tego wzgl\u0119du technologia SMR jest szczeg\u00f3lnie konkurencyjna w du\u017cych wytw\u00f3rniach wodoru zintegrowanych z instalacjami przemys\u0142u chemicznego, rafineryjnego oraz nawozowego.<\/p>\n\n\n\n

Znaczenie ma r\u00f3wnie\u017c stopie\u0144 integracji energetycznej instalacji. Rozbudowane systemy odzysku ciep\u0142a, wykorzystanie gaz\u00f3w odpadowych z procesu separacji wodoru jako paliwa oraz optymalizacja parametr\u00f3w pracy pieca reformingowego pozwalaj\u0105 na obni\u017cenie zu\u017cycia paliwa i tym samym zmniejszenie kosztu jednostkowego wodoru. Instalacje o niskim stopniu integracji cieplnej charakteryzuj\u0105 si\u0119 wy\u017cszymi kosztami operacyjnymi, co bezpo\u015brednio przek\u0142ada si\u0119 na koszt ko\u0144cowy produktu.<\/p>\n\n\n\n

Na koszt produkcji wodoru wp\u0142ywaj\u0105 tak\u017ce warunki rynkowe i regulacyjne. w regionach obj\u0119tych systemami handlu uprawnieniami do emisji dwutlenku w\u0119gla koszt jednostkowy wodoru produkowanego metod\u0105 SMR mo\u017ce ulec zwi\u0119kszeniu w wyniku konieczno\u015bci ponoszenia op\u0142at za emisje. z drugiej strony brak takich regulacji lub niskie ceny uprawnie\u0144 do emisji sprzyjaj\u0105 utrzymaniu konkurencyjno\u015bci ekonomicznej technologii SMR.<\/p>\n\n\n\n

Pomimo rosn\u0105cych wymaga\u0144 \u015brodowiskowych reforming parowy metanu pozostaje obecnie najta\u0144sz\u0105 metod\u0105 produkcji wodoru w skali przemys\u0142owej. Niski koszt jednostkowy wodoru stanowi podstawowy argument przemawiaj\u0105cy za dalszym wykorzystaniem tej technologii, zw\u0142aszcza jako rozwi\u0105zania przej\u015bciowego w procesie transformacji energetycznej, do czasu osi\u0105gni\u0119cia por\u00f3wnywalnej konkurencyjno\u015bci kosztowej przez technologie niskoemisyjne.<\/p>\n\n\n\n

5.4. Por\u00f3wnanie kosztowe reformingu parowego metanu z innymi technologiami produkcji wodoru<\/h5>\n\n\n\n

Por\u00f3wnanie kosztowe technologii produkcji wodoru stanowi istotny element oceny ich potencja\u0142u wdro\u017ceniowego w skali przemys\u0142owej (Tab.2). Reforming parowy metanu jako technologia o najwy\u017cszym poziomie dojrza\u0142o\u015bci technologicznej, jest powszechnie traktowany jako punkt odniesienia w analizach ekonomicznych innych metod wytwarzania wodoru. W por\u00f3wnaniu z reformingiem parowym metanu reforming autotermiczny charakteryzuje si\u0119 zbli\u017conym poziomem koszt\u00f3w inwestycyjnych, jednak struktur\u0105 koszt\u00f3w operacyjnych o innym rozk\u0142adzie. w procesie ATR cz\u0119\u015b\u0107 energii niezb\u0119dnej do przebiegu reakcji generowana jest bezpo\u015brednio w reaktorze w wyniku cz\u0119\u015bciowego utleniania metanu, co ogranicza zapotrzebowanie na zewn\u0119trzne \u017ar\u00f3d\u0142a ciep\u0142a. Jednocze\u015bnie konieczno\u015b\u0107 dostarczania tlenu lub spr\u0119\u017conego powietrza powoduje wzrost koszt\u00f3w operacyjnych oraz zwi\u0119ksza z\u0142o\u017cono\u015b\u0107 instalacji. w rezultacie koszt jednostkowy wodoru produkowanego metod\u0105 ATR jest zazwyczaj por\u00f3wnywalny lub nieco wy\u017cszy ni\u017c w przypadku SMR, przy czym ATR uznawany jest za technologi\u0119 korzystniejsz\u0105 z punktu widzenia integracji z systemami wychwytywania CO2<\/sub>.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Tabela 2. Por\u00f3wnanie koszt\u00f3w produkcji wodoru w wybranych technologiach, na podstawie [1, 3, 7, 10]
Table 2. Comparison of hydrogen production costs in selected technologies, based on [1, 3, 7, 10]<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Technologia produkcji wodoru<\/strong><\/td>G\u0142\u00f3wny surowiec<\/strong><\/td>Koszt produkcji wodoru [EUR\/kgH2<\/sub>]<\/strong><\/td>Uwagi ekonomiczne<\/strong><\/td><\/tr>
Reforming parowy metanu (SMR)<\/td>Gaz ziemny<\/td>1,0\u20132,0<\/td>Najni\u017cszy koszt, wysoka dojrza\u0142o\u015b\u0107 technologiczna<\/td><\/tr>
SMR z CCS (wod\u00f3r niebieski)<\/td>Gaz ziemny<\/td>1,5\u20133,0<\/td>Wy\u017csze koszty, redukcja emisji CO2<\/sub><\/td><\/tr>
Reforming autotermiczny (ATR)<\/td>Gaz ziemny + tlen<\/td>1,5\u20132,5<\/td>Korzystny do integracji z CCS<\/td><\/tr>
Elektroliza wody (alkaliczna, PEM)<\/td>Woda + energia elektryczna<\/td>3,0\u20136,0<\/td>Koszt silnie zale\u017cny od ceny energii<\/td><\/tr>
Elektroliza SOEC<\/td>Woda + energia cieplna<\/td>>4,0<\/td>Technologia w fazie rozwoju<\/td><\/tr>
Zgazowanie w\u0119gla<\/td>W\u0119giel<\/td>2,0\u20133,5<\/td>Wysokie emisje CO2<\/sub>, wysokie CAPEX<\/td><\/tr>
Zgazowanie biomasy<\/td>Biomasa<\/td>3,0\u20135,0<\/td>Ograniczona skala, wy\u017csze koszty<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Proces katalitycznego cz\u0119\u015bciowego utleniania metanu charakteryzuje si\u0119 kr\u00f3tszym czasem reakcji oraz prostsz\u0105 aparatur\u0105 w por\u00f3wnaniu z klasycznym reformingiem parowym. z drugiej strony uzyskiwany gaz syntezowy zawiera ni\u017cszy udzia\u0142 wodoru, co ogranicza efektywno\u015b\u0107 procesu w przypadku produkcji wodoru o wysokiej czysto\u015bci. Koszt jednostkowy wodoru wytwarzanego metod\u0105 POX jest zazwyczaj wy\u017cszy ni\u017c w SMR, co wynika z konieczno\u015bci dalszego przetwarzania gazu syntezowego oraz mniejszej wydajno\u015bci wodorowej procesu.<\/p>\n\n\n\n

Elektroliza wody, zar\u00f3wno w technologii alkalicznej, jak i PEM (proton exchange membrane), charakteryzuje si\u0119 znacznie wy\u017cszym kosztem produkcji wodoru w por\u00f3wnaniu z reformingiem parowym metanu. G\u0142\u00f3wnym czynnikiem kosztotw\u00f3rczym jest cena energii elektrycznej, kt\u00f3ra w strukturze koszt\u00f3w elektrolizy stanowi dominuj\u0105c\u0105 pozycj\u0119. w obecnych warunkach rynkowych koszt jednostkowy wodoru produkowanego metod\u0105 elektrolizy wody szacowany jest na poziomie 3,0\u20136,0 EUR\/kgH2<\/sub>, co znacz\u0105co ogranicza konkurencyjno\u015b\u0107 tej technologii w por\u00f3wnaniu z SMR, zw\u0142aszcza w regionach o wysokich cenach energii elektrycznej [1].<\/p>\n\n\n\n

Produkcja wodoru w procesach zgazowania paliw sta\u0142ych, takich jak w\u0119giel, cechuje si\u0119 wysokimi nak\u0142adami inwestycyjnymi oraz znacznym obci\u0105\u017ceniem \u015brodowiskowym. Pomimo wysokiego poziomu dojrza\u0142o\u015bci technologicznej procesy te wymagaj\u0105 rozbudowanych system\u00f3w oczyszczania gazu oraz wychwytywania dwutlenku w\u0119gla, co prowadzi do wzrostu koszt\u00f3w ca\u0142kowitych. w rezultacie zgazowanie w\u0119gla jest obecnie konkurencyjne ekonomicznie jedynie w regionach o niskich kosztach surowca i ograniczonych restrykcjach \u015brodowiskowych. Zgazowanie biomasy oraz inne technologie wykorzystuj\u0105ce surowce odnawialne charakteryzuj\u0105 si\u0119 wy\u017cszym kosztem jednostkowym wodoru w por\u00f3wnaniu z SMR. Wynika to z ograniczonej skali instalacji, niestabilno\u015bci surowca oraz wy\u017cszych koszt\u00f3w operacyjnych. Pomimo potencjalnych korzy\u015bci \u015brodowiskowych technologie te pozostaj\u0105 mniej konkurencyjne ekonomicznie w kr\u00f3tkiej i \u015bredniej perspektywie czasowej.<\/p>\n\n\n\n

Podsumowuj\u0105c, reforming parowy metanu pozostaje najbardziej konkurencyjn\u0105 kosztowo technologi\u0105 produkcji wodoru w skali przemys\u0142owej. Alternatywne metody, mimo dynamicznego rozwoju i potencjalnych korzy\u015bci \u015brodowiskowych, charakteryzuj\u0105 si\u0119 obecnie wy\u017cszymi kosztami jednostkowymi lub wi\u0119kszym ryzykiem inwestycyjnym. z tego wzgl\u0119du SMR pe\u0142ni rol\u0119 punktu odniesienia w analizach ekonomicznych i stanowi istotny element przej\u015bciowy w procesie transformacji sektora wodorowego.<\/p>\n\n\n\n

5.5. Wp\u0142yw koszt\u00f3w neutralizacji dwutlenku w\u0119gla oraz cen uprawnie\u0144 do emisji CO2<\/sub> na ekonomik\u0119 SMR<\/h5>\n\n\n\n

Integracja procesu reformingu parowego metanu z technologiami wychwytywania i sk\u0142adowania dwutlenku w\u0119gla prowadzi do istotnego wzrostu koszt\u00f3w produkcji wodoru. Ca\u0142kowity koszt neutralizacji CO2<\/sub> w instalacjach SMR zintegrowanych z systemami CCS, obejmuj\u0105cy wychwyt, spr\u0119\u017canie, transport oraz sk\u0142adowanie, szacowany jest na 50\u2013110 EUR\/tCO2<\/sub>, w zale\u017cno\u015bci od zastosowanej technologii oraz lokalnych uwarunkowa\u0144 infrastrukturalnych.<\/p>\n\n\n\n

Koszty te przek\u0142adaj\u0105 si\u0119 bezpo\u015brednio na wzrost kosztu jednostkowego wodoru o oko\u0142o 0,5\u20131,5 EUR\/kgH2<\/sub>, co prowadzi do powstania tzw. wodoru niebieskiego, dro\u017cszego od wodoru szarego, lecz nadal konkurencyjnego wobec wodoru zielonego. Pomimo wzrostu koszt\u00f3w produkcji zastosowanie technologii CCS umo\u017cliwia znacz\u0105ce ograniczenie emisji netto CO2<\/sub>, co ma istotne znaczenie w kontek\u015bcie zaostrzaj\u0105cej si\u0119 polityki klimatycznej. Dodatkowym czynnikiem wp\u0142ywaj\u0105cym na ekonomik\u0119 procesu SMR s\u0105 ceny uprawnie\u0144 do emisji dwutlenku w\u0119gla w ramach system\u00f3w handlu emisjami, takich jak EU ETS. Przy emisji rz\u0119du 9\u201312 kgCO2<\/sub> na ka\u017cdy kilogram wyprodukowanego wodoru koszt zwi\u0105zany z zakupem uprawnie\u0144 do emisji CO2<\/sub> mo\u017ce istotnie zwi\u0119kszy\u0107 koszt ko\u0144cowy produktu. Przy cenie uprawnie\u0144 wynosz\u0105cej przyk\u0142adowo 80 EUR\/tCO2<\/sub>, dodatkowy koszt emisji mo\u017ce wynosi\u0107 nawet 0,7\u20131,0 EUR\/kgH2<\/sub> [1].<\/p>\n\n\n\n

W warunkach rosn\u0105cych cen uprawnie\u0144 do emisji CO2 integracja SMR z technologiami CCS staje si\u0119 coraz bardziej uzasadniona ekonomicznie. Ograniczenie emisji prowadzi do zmniejszenia obci\u0105\u017ce\u0144 wynikaj\u0105cych z konieczno\u015bci zakupu uprawnie\u0144, co cz\u0119\u015bciowo kompensuje wzrost koszt\u00f3w inwestycyjnych i operacyjnych zwi\u0105zanych z instalacj\u0105 system\u00f3w wychwytu CO2<\/sub>. W d\u0142u\u017cszej perspektywie ekonomicznej wod\u00f3r niebieski mo\u017ce stanowi\u0107 konkurencyjne kosztowo rozwi\u0105zanie przej\u015bciowe pomi\u0119dzy wodorem szarym a wodorem zielonym.<\/p>\n\n\n\n

6. Kierunki rozwoju technologii reformingu parowego metanu<\/h3>\n\n\n\n

Reforming parowy metanu, mimo wysokiego poziomu dojrza\u0142o\u015bci technologicznej, pozostaje przedmiotem dalszych prac rozwojowych. Wynikaj\u0105 one przede wszystkim z potrzeby poprawy efektywno\u015bci energetycznej, ograniczenia emisji dwutlenku w\u0119gla oraz dostosowania technologii do wymaga\u0144 transformacji energetycznej. Wsp\u00f3\u0142czesne kierunki rozwoju koncentruj\u0105 si\u0119 na udoskonaleniu katalizator\u00f3w, poprawie integracji cieplnej, intensyfikacji procesu oraz integracji SMR z odnawialnymi \u017ar\u00f3d\u0142ami energii i technologiami wychwytu CO2<\/sub>.<\/p>\n\n\n\n

6.1. Rozw\u00f3j katalizator\u00f3w nowej generacji<\/h5>\n\n\n\n

Katalizatory stosowane w procesie SMR w istotny spos\u00f3b wp\u0142ywaj\u0105 na jego wydajno\u015b\u0107 oraz stabilno\u015b\u0107 pracy instalacji. Najcz\u0119\u015bciej wykorzystywane katalizatory niklowe, mimo swojej wysokiej aktywno\u015bci, wykazuj\u0105 podatno\u015b\u0107 na koksowanie, spiekanie oraz dezaktywacj\u0119 w obecno\u015bci zanieczyszcze\u0144, zw\u0142aszcza zwi\u0105zk\u00f3w siarki. Rozw\u00f3j technologiczny obejmuje przede wszystkim modyfikacj\u0119 sk\u0142adu katalizator\u00f3w poprzez zastosowanie promotor\u00f3w, takich jak tlenki magnezu, wapnia, ceru czy cyrkonu. Ich obecno\u015b\u0107 poprawia odporno\u015b\u0107 na tworzenie depozyt\u00f3w w\u0119glowych oraz zwi\u0119ksza stabilno\u015b\u0107 termiczn\u0105 materia\u0142u. R\u00f3wnolegle prowadzone s\u0105 badania nad optymalizacj\u0105 struktury no\u015bnik\u00f3w katalitycznych, w tym zwi\u0119kszeniem ich porowato\u015bci i odporno\u015bci mechanicznej. Alternatyw\u0105 s\u0105 katalizatory oparte na metalach szlachetnych, kt\u00f3re charakteryzuj\u0105 si\u0119 wi\u0119ksz\u0105 aktywno\u015bci\u0105 oraz odporno\u015bci\u0105 na dezaktywacj\u0119. Ze wzgl\u0119du na wysokie koszty ich zastosowanie ogranicza si\u0119 jednak do rozwi\u0105za\u0144 specjalistycznych. Istotnym kierunkiem bada\u0144 pozostaje r\u00f3wnie\u017c mo\u017cliwo\u015b\u0107 prowadzenia reformingu w ni\u017cszych temperaturach, co pozwoli\u0142oby ograniczy\u0107 zu\u017cycie energii oraz wyd\u0142u\u017cy\u0107 trwa\u0142o\u015b\u0107 aparatury.<\/p>\n\n\n\n

6.2. Optymalizacja bilans\u00f3w cieplnych i intensyfikacja procesu<\/h5>\n\n\n\n

Proces reformingu parowego metanu wymaga dostarczenia znacznych ilo\u015bci energii cieplnej, dlatego rozw\u00f3j technologii koncentruje si\u0119 r\u00f3wnie\u017c na poprawie jego efektywno\u015bci energetycznej. Obejmuje to przede wszystkim maksymalne wykorzystanie ciep\u0142a zawartego w spalinach oraz gor\u0105cych strumieniach procesowych. W nowoczesnych instalacjach stosuje si\u0119 zaawansowane systemy wymiany ciep\u0142a, umo\u017cliwiaj\u0105ce odzysk energii i jej ponowne wykorzystanie do podgrzewania surowc\u00f3w lub wytwarzania pary technologicznej. Rozwi\u0105zania te pozwalaj\u0105 ograniczy\u0107 zu\u017cycie paliwa oraz poprawi\u0107 sprawno\u015b\u0107 ca\u0142ej instalacji. R\u00f3wnolegle rozwijane s\u0105 nowe konstrukcje reaktor\u00f3w, kt\u00f3re umo\u017cliwiaj\u0105 intensyfikacj\u0119 procesu. Nale\u017c\u0105 do nich m.in. reaktory zintegrowane z uk\u0142adami spalania, reformery z wbudowanymi wymiennikami ciep\u0142a oraz reaktory membranowe pozwalaj\u0105ce na jednoczesn\u0105 konwersj\u0119 metanu i separacj\u0119 wodoru. Cho\u0107 rozwi\u0105zania te wykazuj\u0105 du\u017cy potencja\u0142, ich zastosowanie przemys\u0142owe jest na razie ograniczone.<\/p>\n\n\n\n

6.3. Integracja SMR z odnawialnymi \u017ar\u00f3d\u0142ami energii<\/h5>\n\n\n\n

W odpowiedzi na rosn\u0105ce wymagania \u015brodowiskowe rozwijane s\u0105 koncepcje integracji technologii SMR z odnawialnymi \u017ar\u00f3d\u0142ami energii. Jednym z rozwi\u0105za\u0144 jest wykorzystanie energii elektrycznej z OZE do cz\u0119\u015bciowego pokrycia zapotrzebowania cieplnego procesu, np. poprzez elektryczne systemy grzewcze. Innym podej\u015bciem jest wsp\u00f3\u0142przetwarzanie gazu ziemnego z biometanem lub wodorem odnawialnym. Dodatek paliw odnawialnych pozwala ograniczy\u0107 \u015blad w\u0119glowy produkowanego wodoru bez konieczno\u015bci zasadniczych zmian technologicznych.<\/p>\n\n\n\n

Rozwijane s\u0105 r\u00f3wnie\u017c systemy hybrydowe, w kt\u00f3rych nadwy\u017cki energii elektrycznej z OZE wykorzystywane s\u0105 do produkcji wodoru w procesie elektrolizy. Wod\u00f3r ten mo\u017ce by\u0107 nast\u0119pnie wykorzystywany w instalacji SMR, co zwi\u0119ksza elastyczno\u015b\u0107 systemu energetycznego.<\/p>\n\n\n\n

6.4. Reforming parowy metanu zintegrowany z technologi\u0105 CCS jako metoda produkcji wodoru niebieskiego<\/h5>\n\n\n\n

Integracja reformingu parowego metanu z technologi\u0105 wychwytu i sk\u0142adowania dwutlenku w\u0119gla (CCS) stanowi jedno z najwa\u017cniejszych rozwi\u0105za\u0144 umo\u017cliwiaj\u0105cych ograniczenie emisji gaz\u00f3w cieplarnianych w produkcji wodoru. W klasycznych instalacjach SMR emisje CO2<\/sub> powstaj\u0105 zar\u00f3wno w wyniku reakcji chemicznych, jak i spalania paliwa w piecu reformingowym. Zastosowanie technologii CCS pozwala na ich znacz\u0105c\u0105 redukcj\u0119 i prowadzi do wytwarzania tzw. wodoru niebieskiego.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rys. 1. Uproszczony schemat przep\u0142ywu procesu reformingu parowego metanu z wychwytem i sk\u0142adowaniem dwutlenku w\u0119gla (SMR-CCS) [7]
Fig. 1. Simplified flow diagram of the steam methane reforming process with carbon capture and storage (SMR-CCS) [7]<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Dwutlenek w\u0119gla mo\u017ce by\u0107 wychwytywany z dw\u00f3ch g\u0142\u00f3wnych strumieni procesowych. Pierwszym z nich jest gaz procesowy po reakcji konwersji tlenku w\u0119gla, zawieraj\u0105cy wysokie st\u0119\u017cenia CO2<\/sub>, co sprzyja efektywnej separacji. Drugim \u017ar\u00f3d\u0142em s\u0105 gazy spalinowe z pieca reformera, w kt\u00f3rych st\u0119\u017cenie CO2<\/sub> jest ni\u017csze, co powoduje wi\u0119ksze zu\u017cycie energii i wy\u017csze koszty wychwytu. W praktyce przemys\u0142owej cz\u0119sto stosuje si\u0119 wychwyt z obu strumieni jednocze\u015bnie, co pozwala osi\u0105gn\u0105\u0107 poziom redukcji emisji na poziomie 80\u201390%. Najcz\u0119\u015bciej stosowan\u0105 metod\u0105 separacji CO2<\/sub> jest absorpcja chemiczna z wykorzystaniem roztwor\u00f3w aminowych, takich jak monoetanoloamina (MEA) lub dietanoloamina (DEA). Proces obejmuje absorpcj\u0119 CO2<\/sub> w kolumnie kontaktowej oraz jego desorpcj\u0119 w kolumnie regeneracyjnej poprzez podgrzewanie roztworu. Alternatywnie rozwijane s\u0105 technologie membranowe oraz kriogeniczne, jednak ich zastosowanie przemys\u0142owe jest obecnie ograniczone. Po wychwyceniu dwutlenek w\u0119gla poddawany jest spr\u0119\u017caniu do ci\u015bnienia rz\u0119du 100\u2013150 bar, co umo\u017cliwia jego przej\u015bcie w stan nadkrytyczny. W tej postaci CO2<\/sub> mo\u017ce by\u0107 efektywnie transportowany, najcz\u0119\u015bciej za pomoc\u0105 ruroci\u0105g\u00f3w wysokoci\u015bnieniowych. W przypadku wi\u0119kszych odleg\u0142o\u015bci stosuje si\u0119 r\u00f3wnie\u017c transport morski lub kolejowy. Ostatnim etapem \u0142a\u0144cucha technologicznego CCS jest geologiczne magazynowanie CO2<\/sub>. Dwutlenek w\u0119gla wt\u0142aczany jest do struktur geologicznych na g\u0142\u0119boko\u015bci przekraczaj\u0105cej 800 m, takich jak wyeksploatowane z\u0142o\u017ca ropy i gazu lub g\u0142\u0119bokie formacje solankowe. W takich warunkach CO2<\/sub> pozostaje w stanie nadkrytycznym i mo\u017ce by\u0107 bezpiecznie magazynowany przez bardzo d\u0142ugi czas.<\/p>\n\n\n\n

Zastosowanie technologii CCS pozwala na ograniczenie emisji CO2 z poziomu oko\u0142o 9\u201312 kgCO2<\/sub> na 1 kgwodoru nawet o 50\u201390%, w zale\u017cno\u015bci od konfiguracji instalacji. Jednocze\u015bnie integracja z CCS prowadzi do wzrostu koszt\u00f3w produkcji wodoru \u2013 z oko\u0142o 1,2 USD\/kgH2<\/sub> do poziomu 1,7\u20132,3 USD\/kgH2<\/sub>. Najwi\u0119kszy udzia\u0142 w kosztach systemu CCS stanowi proces wychwytu CO2<\/sub>. Pomimo wy\u017cszych koszt\u00f3w technologia SMR zintegrowana z CCS uznawana jest za jedno z najbardziej realistycznych rozwi\u0105za\u0144 umo\u017cliwiaj\u0105cych szybkie ograniczenie emisji w sektorze wodorowym. W wielu scenariuszach transformacji energetycznej wod\u00f3r niebieski pe\u0142ni rol\u0119 rozwi\u0105zania przej\u015bciowego, umo\u017cliwiaj\u0105cego wykorzystanie istniej\u0105cej infrastruktury gazowej do czasu upowszechnienia technologii produkcji wodoru o zerowej emisyjno\u015bci.<\/p>\n\n\n\n

6.5. Rola SMR w transformacji sektora wodorowego<\/h5>\n\n\n\n

W perspektywie d\u0142ugoterminowej znaczenie SMR b\u0119dzie stopniowo male\u0107 na rzecz technologii opartych na odnawialnych \u017ar\u00f3d\u0142ach energii. Mimo to proces ten pozostaje istotny ze wzgl\u0119du na wysok\u0105 dojrza\u0142o\u015b\u0107 technologiczn\u0105 oraz rozwini\u0119t\u0105 infrastruktur\u0119. W kr\u00f3tkim i \u015brednim okresie SMR, szczeg\u00f3lnie w po\u0142\u0105czeniu z CCS, umo\u017cliwia zwi\u0119kszenie produkcji wodoru przy ograniczonej emisyjno\u015bci. Jego rola polega przede wszystkim na zapewnieniu ci\u0105g\u0142o\u015bci dostaw wodoru w okresie transformacji energetycznej.<\/p>\n\n\n\n

6.6. Znaczenie wodoru niebieskiego w transformacji energetycznej<\/h5>\n\n\n\n

Wod\u00f3r stanowi jeden z podstawowych no\u015bnik\u00f3w energii przysz\u0142o\u015bci i znajduje zastosowanie w wielu sektorach gospodarki. Wod\u00f3r niebieski umo\u017cliwia ograniczenie emisji CO2<\/sub> przy jednoczesnym wykorzystaniu istniej\u0105cej infrastruktury gazowej. W najbli\u017cszych dekadach b\u0119dzie on pe\u0142ni\u0142 rol\u0119 technologii przej\u015bciowej, wspieraj\u0105cej rozw\u00f3j gospodarki wodorowej do czasu osi\u0105gni\u0119cia pe\u0142nej konkurencyjno\u015bci przez wod\u00f3r zielony. Jednocze\u015bnie przyczynia si\u0119 do zwi\u0119kszenia elastyczno\u015bci systemu energetycznego oraz integracji odnawialnych \u017ar\u00f3de\u0142 energii.<\/p>\n\n\n\n

7. Literatura<\/h3>\n\n\n\n

[1] Borowiecki, T., & Pa\u0144czyk, M. (2012). Otrzymywanie i zastosowanie gazu syntezowego. W: J. Ryczkowski (red.), Adsorbery i katalizatory \u2013 wybrane technologie a \u015brodowisko (s. 275\u2013287). Uniwersytet Rzeszowski.<\/p>\n\n\n\n

[2] Demusiak, G. (2012). Otrzymywanie paliwa wodorowego metod\u0105 reformowania gazu ziemnego dla ogniw paliwowych ma\u0142ej mocy. Nafta-Gaz, 10, 661-673.<\/p>\n\n\n\n

[3] Enayatizade, H., Chahartaghi, M., Hashemian, S. M., Arjomand, A., & Ahmadi, M. H. (2019). Techno-economic evaluation of a new CCHP system with a hydrogen production unit. International Journal of Low-Carbon Technologies, 14(2), 170-186. https:\/\/doi.org\/10.1093\/ijlct\/ctz017c<\/a><\/p>\n\n\n\n

[4] IEAGHG. (2017). Techno-economic evaluation of SMR-based standalone (merchant) hydrogen plant with CCS. IEA Greenhouse Gas R&D Programme.<\/p>\n\n\n\n

[5] International Energy Agency. (2019). The future of hydrogen. https:\/\/www.iea.org\/reports\/the-future-of-hydrogen<\/a><\/p>\n\n\n\n

[6] International Energy Agency. (2022). Global hydrogen review 2022. https:\/\/www.iea.org\/reports\/global-hydrogen-review-2022<\/a><\/p>\n\n\n\n

[7] Oni, A. O., Anaya, K., Giwa, T., Di Lullo, G., & Kumar, A. (2022). Comparative assessment of blue hydrogen from steam methane reforming, autothermal reforming, and natural gas decomposition technologies for natural gas-producing regions. Energy Conversion and Management, 254, 115245. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.enconman.2022.115245<\/a><\/p>\n\n\n\n

[8] North Sea Transition Authority. (n.d.). Blue hydrogen technology review. https:\/\/www.nstauthority.co.uk\/media\/8605\/blue-hydrogen-technology-review.pdf<\/a><\/p>\n\n\n\n

[9] International Renewable Energy Agency. (n.d). Green and blue hydrogen \u2013 technologies and pathways. https:\/\/www.irena.org\/publications\/2019\/Sep\/Hydrogen-A-renewable-energy-perspective<\/a><\/p>\n\n\n\n

[10] Lazard. (2023). Levelized cost of storage analysis (LCOS). https:\/\/www.lazard.com\/research-insights\/levelized-cost-of-storage<\/a><\/p>\n\n\n\n

[11] Szablowski, L., Wojcik, M., & Dybinski, O. (2025). Review of steam methane reforming as a method of hydrogen production. Energy, 316, 134540. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.energy.2025.134540<\/a><\/p>\n\n\n\n

[12] Paw\u0142owski, K. (2023). Analiza por\u00f3wnawcza technologii wytwarzania wodoru. Gaz Woda I Technika Sanitarna 97(4), 1-9. https:\/\/doi.org\/10.15199\/17.2023.4.1<\/a><\/p>\n\n\n\n

[13] Instytut Energetyki \u2013 Pa\u0144stwowy Instytut Badawczy. (2020). Analiza potencja\u0142u technologii wodorowych w Polsce do roku 2030 z perspektyw\u0105 do 2040 roku. https:\/\/klasterwodorowy.pl\/images\/zdjecia\/9_Analiza_potencjalu_technologii_wodorowych_opracowanie.pdf<\/a><\/p>\n\n\n\n

\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Anna Yevtushenko, GWiTS 4\/2026<\/div>\n

…<\/a><\/p>","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[17],"tags":[96],"class_list":["post-3136","post","type-post","status-publish","format-standard","category-wszystkie_artykuly","tag-4-2026"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3136","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3136"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3136\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3275,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3136\/revisions\/3275"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3136"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3136"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/gwits.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3136"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}