Generální ředitel společnosti Tesla Elon Musk znovu zopakoval, že využití vodíku jako energetického média budoucnosti nepovažuje za rozumné. Označil to dokonce „nejhloupější věc, jakou si pro skladování energie dokážu představit“.
Kdybychom měli najít Společnost Tesla se začala v roce 2003, kdy se nad obědem sešli Elon Musk a J.B. Straudel. Straudel tehdy přišel Muskovi navrhnout, zda by nechtěl vložit do jeho peníze do vývoje jeho nápadu na vývoj vodíkem poháněného letadla.
Muskovi se nápad na využití vodíku nezdál – téhle technologii prostě nedůvěřoval. Ovšem řeč se stočila na elektrické vozy, ve které Straubel věřil. Podle něj totiž lithiové baterie byly už v té době mnohem pokročilejší, než se většina lid domnívala. Musk byl nadšený, elektromobily podle něj byly budoucností dopravy, ale netušil, že by mohly být tak blízko…
Automobilka, která po tomto setkání začala pomalu vznikat, je dnes jednou z nejznámějších značek světa. Naproti tomu vodíková letadla Straubel – a ani nikdo jiný – nestaví.
Mimochodem, „JB“, jak se Straubelovi říká, už z Tesly odešel, a dnes má společnost, která rozjíždí technologii recyklace lithium iontových baterií. A Elon Musk? Ten od té doby vůči vodíku snad pouze zatvrdl.
Jak to chcete udělat?
Naposledy to dokázal na summitu Financial Times Future of the Car. Dostal otázku, zda si myslí, že vodík může hrát roli při urychlení přechodu od fosilních paliv.
„Ne, nemůžu to dostatečně zdůraznit – lidé se mě na vodík mockrát ptali, mohlo to být stokrát nebo dvěstěkrát.“ řekl. „Je důležité pochopit, že pokud chcete nějaký způsob skladování energie, vodík je špatná volba.“ Například podle něj proto, že k uchovávání vodíku v kapalné formě by byly zapotřebí „gigantické nádrže“. Pokud by se měl skladovat v plynné formě, byly by podle něj potřeba „ještě větší“ nádrže.
Když před několika lety přišla řeč na toto téma během diskuse s novináři na světovém kongresu Automotive News, označil nápad na pohon vodíkovými palivovými články za „extrémně hloupý“.
V červnu 2020 na Twitteru napsal „palivové články = hloupost prodává“ a v červenci téhož roku dodal, že argumenty pro využití vodíku nedávají smysl (ne tolik slovy, bylo to znovu na Twitteru).
Jak vidno, názor nijak nezměnil: „Na Zemi se [vodík] přirozeně nevyskytuje, takže buď musíte štěpit vodu elektrolýzou, nebo štěpit uhlovodíky,“ řekl listu Financial Times. „Když štěpíte uhlovodíky, problém fosilních paliv jste skutečně nevyřešili a účinnost elektrolýzy je nízká.“
V současné době je většina výroby vodíku založena na fosilních palivech. Další způsob výroby zahrnuje využití elektrolýzy, kdy elektrický proud štěpí vodu na kyslík a vodík. Pokud elektřina používaná v tomto procesu pochází z obnovitelného zdroje, jako je vítr nebo slunce, pak jej někteří nazývají zeleným nebo obnovitelným vodíkem.
Vodíkové projekty využívající elektrolýzu přitahují v posledních letech zájem velkých společností a podnikatelů, ale zdá se, že Musk není jejich příznivcem. „Účinnost elektrolýzy je… špatná,“ řekl listu Financial Times. „Takže opravdu vynakládáte hodně energie na rozdělení vodíku a kyslíku. Pak musíte vodík a kyslík oddělit a natlakovat – to také stojí hodně energie.“
„A když musíte zkapalnit … vodík, panebože,“ pokračoval. „Množství energie potřebné k výrobě vodíku a jeho převedení do kapalné formy je ohromující. Je to ta nejhloupější věc, jakou si pro skladování energie dokážu představit.“
Evropská sázka
Musk není jediný, kdo si „vodíkového paradoxu“ všiml, samozřejmě. V rámci projektu CUTE (Clean Urban Transport for Europe), který měl prokázat proveditelnost a spolehlivost autobusů s palivovými články a vodíkovou technologií, bylo k natankování vodíkových autobusů zapotřebí o 80 až 200 % více energie než v případě základního dieselového autobusu.
Když BMW sestavilo svůj experimentální vůz na vodíkový pohon Hydrogen 7 jeho celková energetická spotřeba byla 254 kWh na 100 km. Jinak řečeno, na ujetí 100 kilometrů potřeboval zhruba 10krát více energie, než je čistá energie SUV elektromobilu na silnici. Nebylo to samotným autem, jen celý proces získávání, přepravy a spalování vodíku byl prostě tak neúčinný. Dnešní vodíkové vozy jsou výrazně efektivnější, ale otázka, kde budou vodík brát s jakými ztrátami, vyřešen není.
Přitom bychom si odpověď měli nějak ujasnit především u nás v Evropě. Plán na snížení závislosti na ruských fosilních palivech do značné míry spočívá v tom, že se podaří rozjet využití vodíku ve velkém měřítku.
Evropská komise navrhuje stanovení cíle získat do roku 2030 10 milionů tun vodíku z obnovitelných zdrojů z domácí výroby a 10 milionů tun z dovozu, za účelem náhrady zemního plynu, uhlí a ropy v odvětvích, která lze obtížně dekarbonizovat, a v odvětvích dopravy. V zájmu urychlení rozvoje vodíkových projektů jsou na výzkum vyčleněny dodatečné prostředky ve výši 200 milionů eur a Komise se zavazuje dokončit posouzení prvních významných projektů společného evropského zájmu do léta.
5. května 2022 se v Bruselu uskutečnil summit mezi eurokomisařem pro vnitřní trh Thierrym Bretonem a 20 šéfy klíčových evropských společností zaměřených na výrobu elektrolyzérů, všiml si server oenergetice.czv.
Obě strany na summitu podepsaly společné prohlášení, ve kterém se zavázaly ke zvýšení stávající výroby elektrolyzérů čítající 1,75 GW ročně na 17,5 GW do roku 2025. Součástí společné iniciativy je rovněž dosažení lokální produkce zhruba 10 milionů tun obnovitelného vodíku ročně a importu dalších 10 milionů tun vodíku do roku 2030.
Tento cíl si vyžádá výrazný nárůst výroby samotných elektrolyzérů, a to až na 25 GW za rok. Celkový výkon elektrolyzérů v EU by na konci desetiletí měl dosahovat mezi 90–100 GW. Jak píše oenergetice.cz „jedná nejen o bezprecedentní výzvu, ale i významnou tržní příležitost“. My dodáváme, že z peněz daňových poplatníků – takže bychom si možná měli předem rozmyslet, co za ně můžeme či nemůžeme dostat.
Kde dnes brát vodík a jaké barvy?
Vodík k energetickému využití lze dnes vyrobit třemi způsoby, které se liší základním principem, složitostí, cenou, a především dopadem na životní prostředí. Nejobvyklejší je výroba vodíku chemickým štěpením ze zemního plynu, při kterém ale zároveň vzniká a je vypouštěno do ovzduší velké množství CO2 – na jeden kilogram vyrobeného vodíku jej vzniká přes 5 kilogramů. Pro takto vzniklé palivo se používá název šedý vodík.
Ze zemního plynu se vyrábí i modrý vodík. V tomto případě je ale proces štěpení doplněn ještě o technologii (tzv. CCS) zachytávání a ukládání oxidu uhličitého.
Ekologicky nejpřijatelnější je zelený vodík, který nevzniká štěpením fosilního paliva, ale elektrolýzou vody, přičemž k jejímu rozkladu na vodík a kyslík se používá elektřina vyrobená obnovitelnou technologií; typicky přebytky výroby ve větrných a solárních elektrárnách.
Některé zdroje rozlišují ještě hnědý vodík vyráběný z uhlí a růžový, při jehož elektrolýze se používá elektřina výhradně z jaderného štěpení. Poradenská společnost Wood Mackenzie odhaduje, že do roku 2030 bude 80 % globální vodíkové kapacity tvořit modrý vodík.
Výrobně je v současnosti nejlevnější šedý vodík, jehož cena se pohybuje mezi 0,9 až 1,7 USD za kilogram. Modrý vodík je asi dvakrát dražší, zatímco současná cena zeleného vodíku dosahuje až sedminásobku ceny šedého vodíku. Podle studie poradenské společnosti Aurora Energy Research z ledna 2021 porovnávající ceny vodíku v EU, je v současnosti nejdražší zelený vodík vyráběný v Německu a i v budoucnosti bude importovaný modrý vodík levnější než zelený z produkce EU. Společnost S&P Global Platts ve zprávě zveřejněné v září loňského roku došla k závěru, že vodík vyráběný z obnovitelných zdrojů pomocí elektrolýzy by mohl vycházet v Evropě zhruba na 9,75 eura/kg. Odhady se tedy shodují, že jde o velmi drahé palivo.
I proto jsou konkrétní projekty na výrobu zeleného vodíku dosud spíše ojedinělé, naopak ale přibývají plány zejména ropných a plynařských společností na masivní výrobu modrého vodíku. V červenci 2020 oznámila norská společnost Equinor financování projektu Northern Lights CCS, což je 600 MW elektrárna v regionu Humber na severozápadě Británie.
Na současném vodíkovém boomu se podílí i Česko. Společnost Sunfire, ve které má podíl energetická skupina ČEZ, připravuje v areálu rafinérie obnovitelných paliv v nizozemském Rotterdamu výstavbu největšího světového vysokoteplotního elektrolyzéru na výrobu zeleného vodíku. Zařízení se začne budovat letos a do provozu má jít příští rok. ÚJV Řež, který je stoprocentní dcerou skupiny ČEZ, je jedním ze zakládajících členů České vodíkové technologické platformy HYTEP, jejímž posláním je podpora vývoje vodíkových technologií a zavádění vodíkového hospodářství v ČR.
Velkým hráčem do budoucna chce být i Rusko. Podle jeho „vodíkové strategie“ má do roku 2030 dosáhnout 20% podílu na světovém trhu, do roku 2035 vyvézt 2 miliony tun vodíku ročně a do roku 2050 15–50 milionů tun ročně. Konečný cíl 50 milionů mt/rok vývozu vodíku by odpovídal přibližně 160 miliardám kubíků zemního plynu ročně. „To by v podstatě nahradilo veškerý dnešní vývoz zemního plynu z Ruska do Evropy vodíkem,” uvedla analytická společnost S&P Global Platts.
Rusko zvažuje rozvoj vodíkových projektů založených na jaderné energii, zemním plynu a obnovitelných zdrojích a plánuje využít domácí zdroje, stávající trasy dodávek energie a blízkost potenciálních budoucích spotřebitelů v Evropě a Asii. Plánuje se vytvoření nejméně tří vodíkových klastrů – na severozápadě pro vývoz do Evropy, na východě pro dodávky do Asie a v Arktidě pro domácí využití vodíku a potenciální vývoz.
Podle analytické společnosti S&P Global Platts by cílový podíl Ruska na exportním trhu ve výši 15–50 mil. mt/rok představoval pro ruskou ekonomiku hodnotu 30–100 mld. dolarů, zatímco celková ekonomická hodnota dnešního vývozu ropy ve výši 5 mil. b/d činí přibližně 70–120 mld. dolarů. „Zdá se, že existují určitá konkrétní čísla, která podporují jejich národní cíl získat významný podíl na trhu s vodíkem,“ uvedla.
Kromě toho by měl být plynovod Nord Stream 2 do 10 let připraven na přimíchávání vodíku do jednoho nebo obou potrubí a jeho přepravu, Tím by se podle ruského ministerstva energetiky vyřešil problém přepravy, který zdvojnásobuje ceny vodíku.
