W latach 2005–2018 intensywność zużycia energii pierwotnej w UE zmniejszała się średnio w tempie prawie 2 % rocznie, co świadczy o oddzieleniu popytu na energię od wzrostu gospodarczego. Intensywność zużycia energii końcowej w przemyśle i budownictwie wykazywała tę samą tendencję, choć w nieco wolniejszym tempie, wynoszącym średnio 1,8 % rocznie, co odzwierciedla wysiłki sektora na rzecz zmniejszenia jego śladu energetycznego. Dzięki polityce energetycznej udział energii odnawialnej w zużyciu energii końcowej wzrósł z 10 % do 20 % celu na rok 2020. Udział energii odnawialnej w sektorze energii elektrycznej wzrósł do nieco ponad 32 %. W sektorze ogrzewania i chłodzenia wzrósł do nieco ponad 21 %, natomiast w sektorze transportu wyniósł nieco ponad 8 %. Z tego wynika, że system energetyczny stopniowo zwraca się w kierunku czystych technologii energetycznych (zob. rysunek 1).

Ze względu na brak danych w odniesieniu do szerokiego zakresu wskaźników konkurencyjności, stosuje się pewne przybliżenia o charakterze bardziej pośrednim (np. poziom inwestycji). Komisja wzywa państwa członkowskie i zainteresowane strony do współpracy w ramach krajowych planów w dziedzinie energii i klimatu oraz europejskiego strategicznego planu w dziedzinie technologii energetycznych w celu dalszego rozwijania wspólnego podejścia do oceny i zwiększania konkurencyjności unii energetycznej. Jest to również ważne w przypadku krajowych planów odbudowy i zwiększania odporności, jakie zostaną przygotowane w ramach Instrumentu na rzecz Odbudowy i Zwiększania Odporności.

Analiza konkurencyjności sektora czystej energii może być z czasem dalej rozwijana i pogłębiana, a w przyszłych sprawozdaniach z postępów w dziedzinie konkurencyjności będzie można koncentrować się na różnych aspektach. Na przykład dzięki bardziej szczegółowej analizie polityk i instrumentów wspierających badania naukowe i innowacje oraz konkurencyjność na poziomie państw członkowskich, sposobu, w jaki przyczyniają się one do realizacji celów unii energetycznej i Zielonego Ładu, analizie konkurencyjności na poziomie podsektorów, krajowym lub regionalnym, lub analizie synergii i kompromisów ze skutkami środowiskowymi lub społecznymi, zgodnie z celami Europejskiego Zielonego Ładu.

Celem Europejskiego Zielonego Ładu, nowej europejskiej strategii wzrostu, jest przekształcenie Unii Europejskiej (UE) w nowoczesną, zasobooszczędną i konkurencyjną gospodarkę, która do 2050 r. stanie się neutralna dla klimatu. Gospodarka UE będzie musiała stać się zrównoważona, a transformacja ma być sprawiedliwa i sprzyjać włączeniu społecznemu. Niedawna propozycja Komisji dotycząca ograniczenia emisji gazów cieplarnianych o co najmniej 55 % do 2030 r. wprowadza Europę na tę odpowiedzialną ścieżkę. Obecnie ponad 75 % emisji gazów cieplarnianych w UE pochodzi z produkcji i wykorzystania energii. Realizacja celów klimatycznych UE będzie wymagała ponownego przemyślenia polityki w zakresie dostaw czystej energii w całej gospodarce. Dla systemu energetycznego oznacza to gwałtowną dekarbonizację i zintegrowany system energetyczny oparty w dużej mierze na energii odnawialnej. Już do 2030 r. produkcja energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w UE ma wzrosnąć co najmniej dwukrotnie z obecnego poziomu 32 % do około 65 % lub więcej , a do 2050 r. ponad 80 % energii elektrycznej będzie pochodzić z odnawialnych źródeł energii .

Czyste technologie energetyczne i oparte na nich rozwiązania zapewniają bezpośrednie zatrudnienie w pełnym wymiarze godzin dla 1,5 mln osób w Europie , z czego ponad pół miliona w sektorze odnawialnych źródeł energii (wzrost do 1,5 mln, jeżeli uwzględni się również pośrednie miejsca pracy) i prawie 1 mln w sektorze działań związanych z efektywnością energetyczną (w 2017 r.) . Liczba miejsc pracy związanych bezpośrednio z produkcją energii odnawialnej w UE wzrosła z 327 000 w 2000 r. do 861 000 w 2011 r., natomiast w 2017 r. spadła do 502 000. Jak pokazano na rys. 3, po 2011 r. nastąpił spadek, prawdopodobnie spowodowany skutkami kryzysu finansowego, w tym późniejszym przeniesieniem mocy produkcyjnych, a także wzrostem wydajności i spadkiem intensywności zatrudnienia. Liczba miejsc pracy związanych bezpośrednio z efektywnością energetyczną stale rosła z 244 000 w 2000 r. do 964 000 w 2017 r. Liczba miejsc pracy związanych bezpośrednio z tymi sektorami (odnawialne źródła energii i efektywność energetyczna) stanowi około 0,7 % całkowitego zatrudnienia w UE , jednak jej wzrost był znacznie większy niż w przypadku reszty gospodarki i średnio rocznie wyniósł odpowiednio 3,1 % i 17,4 %.

Obroty sektora energetycznego UE wyniosły 1,8 bln EUR w 2018 r., czyli prawie tyle samo, co w 2011 r. (1,9 bln EUR). Udział tego sektora w gospodarce wynosi 2 % całkowitej wartości dodanej brutto, która od 2011 r. utrzymuje się w dużej mierze na stałym poziomie. Obroty sektora paliw kopalnych zmniejszyły się z 36 % (702 mld EUR) całkowitych obrotów sektora energetycznego w 2011 r. do 26 % (475 mld EUR) w 2018 r. Jednocześnie obroty z tytułu odnawialnych źródeł energii wzrosły w tym samym okresie ze 127 mld EUR do 146 mld EUR ,. Wartość dodana sektora czystej energii (112 mld EUR w 2017 r.) była ponad dwukrotnie większa niż wartość wydobycia i produkcji paliw kopalnych (53 mld EUR), a od 2000 r. nastąpiło jej potrojenie. Sektor czystej energii generuje zatem większą wartość dodaną, która pozostaje w Europie, niż sektor paliw kopalnych.

Pomimo krótkotrwałej poprawy i ograniczenia zależności od importu energii w latach 2008–2013 od tego czasu UE odnotowała wzrost. W 2018 r. zależność od importu netto wyniosła 58,2 %, nieco powyżej poziomu z 2005 r., i była prawie równa najwyższym wartościom w tym okresie. Efektywne gospodarowanie zasobami i odporność gospodarcza mają kluczowe znaczenie dla konkurencyjności i wzmocnienia otwartej strategicznej autonomii UE na rynku czystych technologii energetycznych. Czyste technologie energetyczne zmniejszają wprawdzie zależność od importu paliw kopalnych, ale powodują ryzyko zastąpienia tej zależności surowcami. Stwarza to nowy rodzaj ryzyka związanego z podażą. W przeciwieństwie do paliw kopalnych surowce mają jednak potencjał pozostania w gospodarce dzięki wdrażaniu podejść z zakresu gospodarki o obiegu zamkniętym, jak np. rozszerzone łańcuchy wartości, recykling, ponowne wykorzystanie i projektowanie z myślą o obiegu, wpływając na nakłady inwestycyjne i zmniejszając zapotrzebowanie na energię do wydobycia i przetwarzania surowców pierwotnych, ale nie na wydatki operacyjne związane z produkcją energii. UE jest w bardzo dużym stopniu zależna od państw trzecich pod względem surowców i materiałów przetworzonych. W przypadku niektórych technologii zajmuje ona jednak wiodącą pozycję w produkcji komponentów i produktów końcowych lub komponentów zaawansowanych technologicznie. W przypadku specyficznych, często zaawansowanych technologicznie materiałów widać wysoką koncentrację podaży w kilku państwach. (Na przykład Chiny produkują ponad 80 % dostępnych metali ziem rzadkich do prądnic na magnes trwały).

W ciągu ostatniej dekady ceny energii elektrycznej w przemyśle UE pozostawały stosunkowo stabilne i są obecnie niższe niż w Japonii, ale dwukrotnie wyższe niż w Stanach Zjednoczonych i w większości państw grupy G-20 nienależących do UE. Chociaż ceny gazu przemysłowego spadły i są niższe niż ceny w Japonii, Chinach i Korei, to utrzymują się na wyższym poziomie niż ceny w większości państw grupy G-20 nienależących do UE. Stosunkowo wysokie niepodlegające zwrotowi podatki i opłaty w UE oraz regulacja cen lub dotacje w państwach grupy G-20 nienależących do UE odgrywają w tej różnicy istotną rolę.

W sektorze prywatnym tylko niewielką część przychodów wydaje się obecnie na badania naukowe i innowacje w sektorach, w których występuje największa potrzeba wprowadzenia technologii niskoemisyjnych na szeroką skalę51. UE oszacowała, że maleją inwestycje prywatne w priorytety unii energetycznej w zakresie badań naukowych i innowacji: obecnie stanowią około 10 % łącznych wydatków przedsiębiorstw na badania naukowe i innowacje. To więcej niż w Stanach Zjednoczonych i porównywalnie do Japonii, ale mniej niż w Chinach i Korei. Jedna trzecia tych inwestycji jest przeznaczona na zrównoważony transport, natomiast do odnawialnych źródeł energii, inteligentnych systemów i efektywności energetycznej trafia po około jednej piątej. Chociaż rozkład prywatnych badań naukowych i innowacji w UE zmienił się tylko nieznacznie w ostatnich latach, na całym świecie nastąpiła bardziej znacząca zmiana w kierunku przemysłowej efektywności energetycznej i inteligentnych technologii konsumenckich.

Budżet na badania naukowe i innowacje w dziedzinie energii w UE stanowi 4,7 % całkowitych wydatków na badania naukowe i innowacje. W ujęciu bezwzględnym państwa członkowskie ograniczyły jednak swoje krajowe budżety na badania naukowe i innowacje w dziedzinie czystej energii (rys. 5); w 2018 r. UE wydała o pół miliarda mniej niż w 2010 r. Jest to tendencja globalna. Wydatki sektora publicznego na badania naukowe i innowacje w dziedzinie niskoemisyjnych technologii energetycznych były w 2019 r. niższe niż w 2012 r., chociaż państwa nadal przeznaczają duże kwoty na badania naukowe i innowacje w dziedzinie paliw kopalnych. To przeciwieństwo tego, co jest potrzebne: Inwestycje w badania i rozwój w sektorze czystych technologii muszą wzrosnąć, jeżeli UE i świat chcą wypełnić swoje zobowiązania w zakresie obniżenia emisyjności. Obecnie UE ma najniższą stopę inwestycji spośród wszystkich głównych gospodarek światowych mierzoną jako udział w PKB (rys. 5). Unijne fundusze na badania naukowe wnoszą większą część funduszy publicznych i w ciągu ostatnich czterech lat miały zasadnicze znaczenie dla utrzymania poziomu inwestycji w badania naukowe i innowacje.

Morska energia wiatrowa jest konkurencyjnym przemysłem na globalnym rynku. Pojawiające się zapotrzebowanie na globalnym rynku, takie jak zapotrzebowanie na energię wytwarzaną przez pływające farmy wiatrowe, może stać się kluczowe dla przemysłu UE, jeżeli ma on być konkurencyjny na rynku rozwijającego się przemysłu morskiej energii wiatrowej i takim pozostać. Kluczową kwestią jest to, czy państwa członkowskie podejmą się inwestowania w energię wiatrową. Obecna rozbieżność między prognozą w ramach krajowego planu w dziedzinie energii i klimatu na 2030 r. (55 GW morskiej energii wiatrowej) a scenariuszem UE (73 GW) oznacza, że należy zwiększyć inwestycje. Pozytywny wpływ rozwoju morskiej energii wiatrowej na łańcuchy dostaw w basenach morskich jest istotny dla rozwoju regionalnego (lokalizacja produkcji, montaż turbin blisko rynku, wpływ na infrastrukturę portową). W strategii na rzecz morskiej energii odnawialnej zostanie określony zestaw środków mających na celu sprostanie wyzwaniom i zwiększenie perspektyw wykorzystania morskiej energii wiatrowej.

Zastosowania pływające wydają się być realną opcją dla państw i regionów UE nieposiadających płytszych wód (pływające morskie farmy wiatrowe na głębokościach od 50 do 1 000 metrów) i mogą otworzyć nowe rynki w oparciu o takie obszary jak Ocean Atlantycki, Morze Śródziemne i potencjalnie Morze Czarne. Planuje się lub realizuje szereg projektów, których efektem będzie instalacja 350 MW mocy pływającej na wodach europejskich do 2024 r. Ponadto przemysł wiatrowy UE zamierza do 2050 r. zainstalować na wodach europejskich pływające farmy wiatrowe o mocy 150 GW w celu osiągnięcia neutralności klimatycznej. Globalny rynek energii z pływających morskich farm wiatrowych stanowi istotną szansę handlową dla przedsiębiorstw z UE. Oczekuje się, że do 2030 r. z tego źródła będzie pochodziło łącznie około 6,6 GW, przy czym w latach 2025–2030 znaczące moce produkcyjne będą przypadać na niektóre państwa azjatyckie (Korea Południowa i Japonia), oprócz rynków europejskich (Francja, Norwegia, Włochy, Grecja, Hiszpania). Ponieważ Chiny dysponują obfitymi zasobami energii wiatrowej na płytkich wodach, nie przewiduje się, aby w perspektywie średnioterminowej budowały pływające farmy wiatrowe o znaczącej mocy. Zastosowania pływające mogą również zmniejszyć wpływ na środowisko podwodne, zwłaszcza na etapie budowy.

Jeżeli chodzi o prognozy dotyczące globalnych rynków, przewiduje się, że w Azji (w tym w Chinach) do 2030 r. moc morskich farm wiatrowych wyniesie około 95 GW (z prawie 233 GW prognozowanej globalnej mocy do 2030 r.). Niemal połowa globalnych inwestycji w morskie farmy wiatrowe w 2018 r. miała miejsce w Chinach. Jednocześnie w perspektywie do 2030 r. scenariusz CTP-MIX przewiduje około 73 GW mocy z morskich instalacji wiatrowych w UE. Obecnie krajowe plany w dziedzinie energii i klimatu przewidują 55 GW mocy morskich farm wiatrowych do 2030 r.

Globalny rynek: udział UE w globalnym eksporcie wzrósł z 28 % w 2016 r. do 47 % w 2018 r., a 8 z 10 największych globalnych eksporterów to państwa UE, przy czym Chiny i Indie są głównymi globalnymi konkurentami. W latach 2009–2018 bilans handlowy UE pozostawał dodatni i wykazywał tendencję wzrostową.

Technologia: w 2019 r. łączna zainstalowana moc morskiej energii wiatrowej w UE wyniosła 12 GW. W perspektywie do 2050 r. scenariusze UE przewidują około 300 GW mocy z morskich instalacji wiatrowych w UE. W ostatnich latach koszty na całym świecie gwałtownie spadły, a popyt pobudziły nowe przetargi realizowane na całym świecie oraz budowa farm wiatrowych bez dotacji. Sektor morskiej energii wiatrowej odniósł znaczne korzyści z rozwoju lądowej energii wiatrowej, w szczególności korzyści skali (np. zmiany materiałowe i wspólne komponenty), co umożliwiło skoncentrowanie wysiłków na najbardziej innowacyjnych segmentach technologii (takich jak pływające morskie elektrownie wiatrowe, nowe materiały i komponenty). W ostatnich projektach dotyczących morskiej energii wiatrowej odnotowano znacznie zwiększone współczynniki wydajności. Średnia moc turbin wzrosła z 3,7 MW (2015 r.) do 6,3 MW (2018 r.), dzięki stałym działaniom w zakresie badań naukowych i innowacji.

W poniższej sekcji przeanalizowano najistotniejsze wartości konkurencyjności w odniesieniu do każdej z sześciu analizowanych powyżej technologii oraz stan, łańcuch wartości i rynek globalny w oparciu o wskaźniki przedstawione w tabeli 1. Wyniki UE są w miarę możliwości porównywane z innymi kluczowymi regionami (np. Stany Zjednoczone, Azja). Bardziej szczegółową ocenę innych ważnych czystych i niskoemisyjnych technologii energetycznych niezbędnych do osiągnięcia neutralności klimatycznej przedstawiono w towarzyszącym sprawozdaniu „Przejście na czystą energię – sprawozdanie dotyczące technologii i innowacji”.

Globalny rynek: UE utraciła swój udział w rynku w niektórych segmentach wyższego szczebla łańcucha wartości (np. produkcja ogniw i modułów fotowoltaicznych). Najwyższa wartość dodana znajduje się zarówno na wyższym szczeblu (w podstawowych i stosowanych badaniach i rozwoju oraz projektowaniu), jak i na niższym szczeblu (w marketingu, dystrybucji i zarządzaniu marką). Mimo, że działalność o najniższej wartości dodanej występuje w środku łańcucha wartości (produkcja i montaż), przedsiębiorstwa dążą do uzyskania dobrej pozycji w tych segmentach, aby zmniejszyć ryzyko i koszty finansowania. W UE nadal znajduje się jeden z wiodących producentów krzemu multikrystalicznego (Wacker Polysilicon AG), którego sama produkcja wystarcza do wyprodukowania ogniw słonecznych o mocy 20 GW i który eksportuje znaczną część swojej produkcji krzemu multikrystalicznego do Chin. Obecnie światowa produkcja paneli fotowoltaicznych wyceniana jest na około 57,8 mld EUR, z czego 7,4 mld EUR (12,8 %) przypada na UE. Dzięki produkcji wlewków krzemu multikrystalicznego UE nadal ma stosunkowo wysoki udział w całkowitej wartości segmentu. Jednak w sektorze produkcji ogniw i modułów fotowoltaicznych nastąpił drastyczny spadek. Obecnie cała grupa 10 największych producentów ogniw i modułów fotowoltaicznych realizuje większość swojej produkcji w Azji.

Nadal konieczna jest znaczna redukcja kosztów, aby technologie pozyskiwania energii pływów i fal mogły wykorzystać swój potencjał w koszyku energetycznym, a zatem konieczne są wzmożone (tj. zwiększone tempo projektów w wodzie) i kontynuowane (tj. ciągłość projektów) działania demonstracyjne. Pomimo postępów w rozwoju technologii i demonstracji, sektor ten stoi w obliczu walki o stworzenie realnego rynku. Wsparcie krajowe wydaje się być małe, co znajduje odzwierciedlenie w ograniczonym w porównaniu z 2010 r. zaangażowaniu na rzecz energii oceanicznej w krajowych planach w dziedzinie energii i klimatu oraz w braku wyraźnego specjalnego wsparcia dla projektów demonstracyjnych lub dla rozwoju innowacyjnych systemów wynagrodzeń za nowe technologie odnawialne. Ogranicza to pole manewru dla opracowania uzasadnienia biznesowego i określenia realnych sposobów rozwoju i wdrażania technologii. W związku z tym należy w większym stopniu skoncentrować się na konkretnych zastosowaniach energii oceanicznej, w szczególności gdy jej przewidywalność może zwiększyć jej wartość, a także jej potencjał w zakresie dekarbonizacji małych społeczności i wysp UE. Przyszła strategia na rzecz energii morskiej stwarza okazję do wsparcia rozwoju energii oceanicznej i umożliwienia UE pełnego wykorzystania jej zasobów na całym swoim terytorium.

Globalny rynek: UE utrzymuje pozycję światowego lidera pomimo wycofania się Zjednoczonego Królestwa z bloku i zmian na rynku technologii energii fal i pływów. 70 % światowej mocy w zakresie energii oceanicznej zapewniły przedsiębiorstwa z UE. W ciągu następnej dekady kluczowe znaczenie dla unijnych podmiotów realizujących projekty będzie miało wykorzystanie ich konkurencyjnej pozycji. Oczekuje się, że w ciągu najbliższych pięciu lat globalna moc energii oceanicznej wzrośnie do 3,5 GW, a do 2030 r. można się spodziewać wzrostu do 10 GW.

W scenariuszach długoterminowych przewiduje się ograniczone wykorzystanie technologii energii oceanicznej. Wysoki koszt przekształtników energii fal i pływów oraz ograniczone informacje na temat wydajności ograniczają uwzględnianie energii oceanicznej w modelu. Jednocześnie w Europejskim Zielonym Ładzie podkreślono kluczową rolę morskiej energii odnawialnej w przejściu na gospodarkę neutralną dla klimatu, przy prognozie, że w odpowiednich warunkach rynkowych i politycznych wniesie ona znaczący wkład (2,6 GW do 2030 r. i 100 GW w wodach europejskich do 2050 r.). Trwające demonstracje pokazują, że koszty można szybko zredukować: dane z projektów „Horyzont 2020” wskazują, że koszt energii pływów spadł o ponad 40 % w latach 2015–2018,.

Obecność UE w górnych i dolnych ogniwach łańcucha wartości może stanowić podstawę do odbudowy przemysłu fotowoltaicznego. Wymagałoby to skupienia się na specjalizacji lub produktach o wysokiej wydajności / wysokiej wartości, takich jak sprzęt i falowniki oraz produkty fotowoltaiczne dostosowane do specyficznych potrzeb sektora budowlanego, transportowego (pojazdy zintegrowane z fotowoltaiką) lub rolniczego (podwójne użytkowanie gruntów z AgriPV), lub do zapotrzebowania na wysokowydajne / wysokiej jakości instalacje solarne w celu optymalizacji wykorzystania dostępnych powierzchni i zasobów. Modułowość technologii ułatwia integrację fotowoltaiki w wielu zastosowaniach, szczególnie w środowisku miejskim. Te nowatorskie technologie fotowoltaiczne, które wchodzą obecnie w fazę komercyjną, mogą stanowić nową podstawę do odbudowy przemysłu. Rzetelna wiedza unijnych instytucji badawczych, wykwalifikowana siła robocza oraz istniejące i powstające podmioty działające w przemyśle stanowią podstawę do przywrócenia silnego europejskiego łańcucha dostaw fotowoltaiki. Aby pozostać konkurencyjnym, przemysł ten musi rozwinąć globalne działania informacyjne. Stworzenie znaczącego unijnego przemysłu produkcji fotowoltaicznej zmniejszyłoby również ryzyko przerw w dostawach i ryzyko w zakresie jakości.

3.4 Produkcja wodoru odnawialnego w drodze elektrolizy

W niniejszej sekcji skoncentrowano się na produkcji wodoru odnawialnego oraz na konkurencyjności tego pierwszego segmentu łańcucha wartości w zakresie wodoru. Wodór jest kluczem do magazynowania energii wytwarzanej przez odnawialne źródła energii elektrycznej oraz do dekarbonizacji sektorów, które trudno jest zelektryfikować. Celem strategii UE w zakresie wodoru jest zintegrowanie 40 GW elektrolizerów wodoru odnawialnego i produkcja do 10 Mt wodoru odnawialnego w systemie energetycznym UE do 2030 r. w oparciu o bezpośrednie inwestycje w wysokości 24–42 mld EUR,.

Technologia: koszt kapitałowy elektrolizerów zmalał w ostatniej dekadzie o 60 % i oczekuje się, że dzięki korzyściom skali do 2030 r. znowu zmaleje o połowę w porównaniu z obecną sytuacją. Koszt wodoru odnawialnego wynosi obecnie od 3 do 5,5 euro za kilogram, co sprawia, że jest on droższy niż wodór nieodnawialny (2 euro (2018 r.) za kilogram wodoru).

Obecnie mniej niż 1 % światowej produkcji wodoru pochodzi ze źródeł odnawialnych. W prognozach na 2030 r. koszt wodoru odnawialnego mieści się w przedziale 1,1–2,4 EUR/kg, co czyni go tańszym niż niskoemisyjny wodór z paliw kopalnych i niemalże konkurencyjnym w stosunku do wodoru z paliw kopalnych.

W latach 2008–2018 Wspólne Przedsiębiorstwo na rzecz Technologii Ogniw Paliwowych i Technologii Wodorowych (FCH JU) udzieliło wsparcia na rzecz 246 projektów dotyczących szeregu zastosowań technologicznych związanych z wodorem, które osiągnęło łączną kwotę inwestycji w wysokości 916 mln EUR, uzupełnioną o inwestycje prywatne i krajowe/regionalne w wysokości 939 mln EUR. W ramach programu „Horyzont 2020” (2014–2018) przeznaczono na rozwój elektrolizerów ponad 90 mln EUR uzupełnionych kwotą 33,5 mln EUR ze środków prywatnych,. Na szczeblu krajowym Niemcy przyznały najwięcej środków, mianowicie 39 mln EUR przeznaczonych na projekty związane z rozwojem elektrolizerów w latach 2014–2018. W Japonii spółka Asahi Kasei otrzymała wielomilionową dotację wspierającą rozwój jej elektrolizera alkalicznego.

Azja (głównie Chiny, Japonia i Korea Południowa) dominuje w całkowitej liczbie patentów zgłoszonych w latach 2000–2016 na wodór, elektrolizer i grupy ogniw paliwowych. Niemniej UE osiąga bardzo dobre wyniki i zgłosiła największą liczbę rodzin patentów „o wysokiej wartości” w dziedzinach wodoru i elektrolizerów. Japonia zgłosiła jednak największą liczbę rodzin patentów „o wysokiej wartości” w dziedzinie ogniw paliwowych.

Łańcuch wartości: główne technologie elektrolizy wody to elektroliza alkaliczna, elektroliza z użyciem membrany do wymiany protonów (PEM) i elektroliza tlenków stałych:

-Elektroliza alkaliczna jest dojrzałą technologią, której koszty operacyjne wynikają z kosztów energii elektrycznej i wysokich kosztów kapitałowych. Wyzwaniem badawczym jest praca pod wysokim ciśnieniem i połączenie, na które działają obciążenia dynamiczne.

-Elektroliza PEM pozwala osiągać znacznie wyższe gęstości prądu niż elektroliza alkaliczna i elektroliza tlenków stałych z możliwością dalszej redukcji kosztów kapitałowych. W ostatnich latach w UE zainstalowano kilka dużych (na poziomie MW) instalacji (w Niemczech, Francji, Danii i Niderlandach), co umożliwiło UE nadrobienie zaległości w zakresie elektrolizy alkalicznej. Jest to technologia gotowa do wprowadzenia na rynek, w odniesieniu do której badania koncentrują się głównie na zwiększeniu gęstości mocy w powietrzu, przy jednoczesnym zagwarantowaniu redukcji zużycia surowców krytycznych i trwałości.

-Elektrolizę tlenków stałych cechuje większa wydajność. Instalacje są jednak stosunkowo mniejsze, zwykle jeszcze o mocy rzędu 100 kW, wymagają ustalonych warunków pracy i muszą być połączone ze źródłem ciepła. Ogólnie rzecz biorąc, elektroliza tlenków stałych jest nadal w fazie rozwoju, chociaż możliwe jest zamawianie produktów na rynku.

W 2019 r. UE posiadała instalacje o mocy około 50 MW na potrzeby elektrolizy wody (około 30 % elektrolizy alkalicznej i 70 % elektrolizy PEM), z czego w 2018 r. instalacje o mocy około 30 MW znajdowały się w Niemczech.

W przypadku elektrolizy alkalicznej nie występują żadne komponenty krytyczne w jej łańcuchu dostaw. Dzięki technicznym podobieństwom do przemysłu elektrolizy chloro-alkalicznej, w którym wykorzystuje znacznie większe instalacje, można wykorzystywać w jego ramach zbieżne technologie i korzystać z ugruntowanych łańcuchów wartości. Elektrolizę PEM i elektrolizę tlenków stałych łączy z odpowiednimi łańcuchami wartości ogniw paliwowych pewne ryzyko związane z kosztami i dostawami. W przypadku elektrolizy PEM dotyczy to szczególnie surowców krytycznych, a w przypadku elektrolizy tlenków stałych – metali ziem rzadkich.

Instalacja elektrolizy PEM musi być odporna na substancje żrące, a zatem wymaga zastosowania droższych materiałów, takich jak tytan używany do produkcji płytek dwubiegunowych. Głównym elementem zwiększającym koszty systemu jest stos elektrolizera (40–60 %), a w dalszej kolejności energoelektronika (15–21 %). Podstawowymi komponentami zwiększającymi koszt stosu są warstwy zestawów elektrod membranowych (MEA) zawierające metale szlachetne. Komponenty ogniw, których podstawą są metale ziem rzadkich, które wykorzystuje się do produkcji elektrod służących do elektrolizy tlenków stałych, i elektrolity składają się na główne koszty stosu. Szacuje się, że koszt stosów przekłada się na około 35 % całkowitych kosztów systemu elektrolizy tlenków stałych.

Globalny rynek: europejskie przedsiębiorstwa są w dobrej pozycji, aby korzystać ze wzrostu rynku. Producenci wszystkich trzech głównych technologii elektrolizerów są zgrupowani w UE, która stanowi jedyny region oferujący wyraźnie określony produkt rynkowy w dziedzinie elektrolizy tlenków stałych. Pozostałe podmioty są zlokalizowane w Zjednoczonym Królestwie, Norwegii, Szwajcarii, Stanach Zjednoczonych, Chinach, Kanadzie, Rosji i Japonii.

Wartość ogólnoświatowego obrotu systemami elektrolizerów wody szacuje się obecnie na 100–150 mln EUR rocznie. Zgodnie z oszacowaniami z 2018 r. produkcja systemów do elektrolizy wody może w bardzo krótkim czasie (jednego roku – dwóch lat) osiągnąć moc 2 GW rocznie (na całym świecie). Europejscy producenci mogliby potencjalnie zapewnić około jednej trzeciej tej zwiększonej mocy w skali światowej.

Celem unijnej strategii w zakresie wodoru jest osiągnięcie znaczącej wielkości produkcji wodoru odnawialnego do 2030 r. Będzie to wymagało usilnych starań na rzecz zwiększenia skali z aktualnych 50 MW mocy na potrzeby elektrolizy wody do 40 GW do 2030 r. przy budowaniu zdolności wymaganych do stworzenia łańcucha wartości w UE. Starania te powinny się opierać na potencjale innowacyjnym całego spektrum technologii elektrolizerów oraz wiodącej pozycji przedsiębiorstw UE w obszarze elektroliz we wszystkich podejściach technologicznych w całym łańcuchu wartości od dostaw elementów po ostateczną zdolność łączenia. Oczekuje się, że w wyniku zwiększenia skali produkcji przemysłowej elektrolizerów dojdzie do znaczącego obniżenia kosztów.

3.5 Baterie

Baterie stanowią kluczowy czynnik umożliwiający przejście na gospodarkę neutralną dla klimatu, której osiągnięcie do 2050 r. stanowi cel UE, wdrażanie rozwiązań w zakresie ekologicznie czystej mobilności oraz magazynowanie energii w celu uwzględnienia coraz większego udziału różnych odnawialnych źródeł energii. W niniejszej analizie skupiono się na technologii baterii litowo-jonowych. Istnieje ku temu szereg powodów: