vodík

Vodíkový Hyundai Nexo díky zabudovaným filtrům de facto čistí vzduch nad silnicí. Ovšem k praktickému ježdění v našich podmínkách není.

Automobilka Hyundai je společně s japonskou Hondou (vyrábí model Clarity) a Toyotou (model Mirai) jednou z mála automobilek, které se komerčně věnují vodíkovému pohonu. Její crossover Nexo je po ix35 FCEV (Fuel Cell Electric) z roku 2013 druhým komerčním osobním modelem značky s elektrickým pohonem napájeným vodíkovým palivovým článkem.

Nově se spustil jeho prodej v České republice, neboť v Ostravě u areálu společnosti Cylinders Holding v areálu Dolní oblasti Vítkovice byla konečně spuštěna první veřejná plnicí stanice pro automobily, která umožňuje zcela naplnit nádrže pod tlakem 700 barů.

Z výfuku vychází jen vodní pára

Samotná jízda s Nexem se nijak neliší od svezení s běžným elektromobilem. Tlačítkem na středovém tunelu zvolíte režim jízdy a můžete vyrazit. Jízda je tichá a Nexo se na silnici chová jako klasické SUV či crossover. Je to v podstatě elektromobil, který ale nemusíte dobíjet ze sítě, ale jen ho natankujete stejně jako běžný automobil se spalovacím motorem s pohonem na zemní plyn. Ostravská plnička umožňuje naplnění nádrže ze 70 % za 3 minuty, do plna s tlakem 700 barů to ale poté trvá dalších 50 minut.

Vodík si Nexo vozí ve třech bezpečnostních karbonových nádržích s celkovým objemem 156,6 litru, z nichž dvě jsou umístěné pod zadními sedadly, třetí je v prostoru za zadní nápravou. V nich uložený vodík váží jen 6,3 kg a nemusí být při skladování nijak tepelně ošetřen. Jen při tankování je schlazen na -40 °C. Těsnost celého systému je údajně stoprocentní, a ani při delším stání v garáži tak údajně únik vodíku nehrozí.

Bezpečnost je v případě tohoto vodíkového crossoveru na vysoké úrovni. Ostatně jako první vůz s tímto druhem pohonu obdrželo Nexo v testech Euro NCAP nejvyšší pětihvězdičkové hodnocení.

Elektřinu si auto vyrábí samo v palivovém článku v přídi za pomoci vodíku z nádrží a nasávaného vzduchu. Součástí systému je i filtr, který zachytí až 99,9 % všech nasátých jemných prachových částic z ovzduší. Nexo tak v podstatě svým provozem vzduch přímo čistí a z jeho výfukového potrubí vychází jen vodní pára.

Vyrobená elektřina směřuje do elektromotoru, který je umístěný přímo pod palivovým článkem a prostřednictvím přímého převodu pohání přední kola. Pro pohon Nexa je k dispozici výkon 163 koní (120 kW), který 1889 kg vážícímu vozu zajistí zrychlení z nuly na 100 km/h za 9,2 s a umožní dosažení nejvyšší rychlosti 179 km/h. Podle normy WLTP Nexo ujede na nádrže 666 km, což je lepší hodnota, než u jakéhokoli elektromobilu.

Hyundai Nexo s elektrickým pohonem napájeným vodíkovým palivovým článkem se oficiálně začal prodávat v České republice. Špičkové technologii odpovídá nijak nízká cena 1 899 990 Kč. (foto Hyundai)
Hyundai Nexo s elektrickým pohonem napájeným vodíkovým palivovým článkem se oficiálně začal prodávat v České republice. Špičkové technologii odpovídá nijak nízká cena 1 899 990 Kč. (foto Hyundai)

Slušný dojezdUjede dál než většina elektromobilů

Našlo se i několik nadšenců, kteří se rozhodli ujet ještě mnohem více. V roce 2019 francouzský vzduchoplavec Bertrand Piccard ujel s Nexem na jedno naplnění nádrží 778 km a v roce 2021 světový rekord v dálkové jízdě vodíkového auta posunul australský jezdec rallye Brendan Reeves na 887,5 km, přičemž podle navigace ujel dokonce 903,4 km.

Jeho vůz měl během cesty při průměrné rychlosti 66,9 km/h spotřebu 0,706 kg/100 km. Nexo během této o něco déle než 13 hodin trvající jízdy vyčistilo téměř 450 tisíc litrů vzduchu, což je množství, které postačí k dýchání 33 dospělých osob na celý den.

V reálném provozu lze s Hyundaiem Nexo ujet cca 630 km. To znamená při reálné průměrné spotřebě okolo 1 kg vodíku na 100 km náklady ve výši 3,7 Kč/km. Osobní vodíkové auto lze totiž v Ostravě bez ohledu na objem nádrže natankovat za zaváděcí jednotnou cenu 2500 Kč.

Samotné auto vyjde na nijak nízkých 1 899 990 Kč a jeho využití je kvůli velmi malé infrastruktuře zatím výrazně omezené. Další růst vozového parku bude do značné míry záviset na rozšiřování tuzemské sítě plniček.

Podle České vodíkové technologické platformy HYTEP by v tuzemsku mělo být zhruba 80 stanic v roce 2030. V plánu je ještě letos otevření dvou dalších veřejných vodíkových plnicích stanic, a to v Praze na Barrandově a v Litvínově. V plánech je plnička v Brně v Kaštanové ulici, v Plzni na Nepomucké ulici a druhá u Prahy na dálnici D10 ve směru na Mladou Boleslav.

V zahraničí jsou nejblíže plničky v Rakousku v Astenu a Vídni, v Německu pak v Drážďanech, v Pasově a Berg bei Hofu. U našich západních sousedů je dnes v provozu již 96 veřejných stanic pro tankování tlakem 700 barů, a jejich počet se bude v následujících letech rychle zvyšovat.

Deutsche Bahn, největší železniční dopravce v Německu, ve spolupráci se Siemens Mobility představil projekt H2goesRail, v rámci kterého vyvíjí zcela nový vodíkový systém pro železnici. V principu se jedná o infrastrukturu, která zahrnuje dvou až tří vozové soupravy regionálních vlaků na vodíkový pohon a plnicí stanice.

Aby byly vlaky na vodíkový pohon konkurenceschopné vůči těm současným dieselovým, je zapotřebí, aby bylo možné vodíkové palivo rychle doplňovat, zároveň aby měly tyto vlaky dostatečný dojezd i trakční výkon. Na všechny tyto parametry projekt H2 goesRail pamatuje.

Deutche Bahn vyvinula postup, díky němuž je doplňování vodíkového paliva poprvé stejně rychlé jako doplňování do dieselové soupravy. Dvouvozová regionální vlaková jednotka Mireo Plus H z dílny Siemens Mobility má dojezd až 800 kilometrů, tří vozová dokonce 1 000 kilometrů. Mireo Plus H zároveň disponuje vysokým trakčním výkonem 1,7 MW se zrychlením až 1,1 m/s² a maximální provozní rychlostí až 160 km/h. Nyní je ve zkušební fázi a od roku 2024 se má testovat v osobní dopravě mezi německými městy Tübingen, Horb a Pforzheim, kde během této zkoušky ujede přibližně 120 000 kilometrů pravidelného železničního provozu.

Projekt H2goesRail může významně přispět k uhlíkové neutralitě železniční dopravy. Jak říká Michael Peter, generální ředitel Siemens Mobility: „“S Mireo Plus H jsme vyvinuli novou generaci vodíkových vozidel, která nabízí mimořádně dlouhý dojezd a vyšší zrychlení. Každá dodaná jednotka může během své 30leté životnosti ušetřit až 45 000 tun CO2 v porovnání s ekvivalentními jízdami automobilem.“

Ústup vozů se spalovacími motory, který plánuje v příštích letech provést Evropská unie, bude zřejmě spíše pomalý. Ať již kvůli nedostatečné infrastruktuře pro poskytování alternativních paliv či riziku propouštění v automobilkách. Očekávat můžeme také snahy o vyvinutí spalovacího motoru s minimálními emisemi. Z alternativních řešení bude pravděpodobně sílit nástup vodíku. Podíl vozů s tímto pohonem se může do 10 let dostat na úroveň elektromobilů, myslí si například Daniel Struž, jednatel společnosti Adast, která se zabývá výrobou technologií pro čerpací stanice.

Ačkoliv by výroba spalovacích motorů podle návrhu Evropské unie měla skončit v roce 2035, lze z řady indicií usuzovat, že ze silnic jen tak nevymizí. Některé automobilky již nyní deklarují, že s produkcí naftových a benzinových motorů budou pokračovat právě až do roku 2035. V následujících letech tak auta se spalovacími motory rozhodně jezdit nepřestanou. Jejich podíl se bude snižovat, pokles však bude spíše pomalý.

Nahrazovat je budou různé alternativy – kromě dnes poměrně rozšířených hybridů půjde o vozidla na elektrické baterie, vodíkové články či plyn. Jejich celoevropský podíl však v roce 2035 nebude nijak závratný, rozhodně se nepřiblíží počtu, kterého již nyní dosáhlo například Norsko. Tam je elektrifikace nejen na vyspělé úrovni, ale zároveň ji výrazně podporuje i stát. Podíl elektromobilů tak v některých jeho regionech dosahuje i 50 procent. Důvodů, proč podobná situace v celoevropském měřítku během příštích 13 let nenastane, je hned několik.

Co brání vodíku

První je čistě finanční – poměr ceny a výkonu zatím není u alternativních pohonů dostatečně atraktivní, finanční náklady jsou stále poměrně vysoké. K tomu, aby do roku 2035 byl podíl vozů s alternativním pohonem alespoň poloviční, chybí dostatečně vybudovaná infrastruktura, ať již se jedná o nabíječky, či produktovody na plyn nebo vodík. V neposlední řadě je třeba mít na paměti i další, poměrně prostý důvod: řada lidí se již se spalovacími motory sžila natolik, že se jich zkrátka nebude chtít vzdát, a bude pro to mít mnoho racionálních i emocionálních důvodů.

Rychlý zánik spalovacích motorů nelze očekávat ani z důvodu zaměstnanosti, kterou v současné době automobilový průmysl zajišťuje. V současnosti sice již v rámci automobilové výroby existuje řada projektů robotizace – i proto, že nastupující výroba elektromobilů je z hlediska lidské práce mnohem méně náročná a mnohem více úkonů lze zvládnout pomocí automatizace a robotů –, avšak příliš rychlý útlum výroby vozidel se spalovacími motory by mohl znamenat, že bez práce se v krátkém čase ocitnou desítky či stovky tisíc pracovníků, a to by mohlo vyvolat vážné celospolečenské problémy.

Vyloučit nelze ani to, že technologický vývoj v příštích letech pokročí natolik, že se na trh dostane spalovací motor, který množstvím emisí a škodlivin vypouštěných do ovzduší a efektivitou bude srovnatelný s uhlíkovou stopou alternativních paliv. Ta u nich sice při samotném provozu může být nulová (pokud máme záruku, že elektřina pro ně pochází z obnovitelných zdrojů), avšak během jejich výroby je negativní vliv na životní prostředí poměrně značný. Automobilky tak k vývoji extrémně úsporného spalovacího motoru nepochybně mají motivaci.

Stále příliš vysoké náklady

Pokud se ale nestane nic neočekávaného, budou v nejbližších letech brány jako hlavní alternativa ke spalovacím motorům bateriová elektrická vozidla. U jiného média – plynu – pak lze očekávat, že bude plnit roli přechodného paliva mezi benzínem a naftou na jedné straně a elektřinou a vodíkovými články na straně druhé.

Právě nad vodíkem aktuálně visí největší otazník. Finanční náklady na celou vodíkovou technologii jsou zatím stále vysoké, ačkoliv cena tohoto média klesá. Zároveň je výroba vodíku, zejména pro petrochemické velmoci, poměrně levná, neboť se často jedná o odpadní produkt průmyslové výroby. Jakmile tedy tyto státy začnou vodíkovou technologii opravdu masivně podporovat, zlevní se přeprava, skladování i celkové zpracování vodíku a podíl vozů na vodíkový pohon by se tak mohl začít přibližovat podílu bateriových elektromobilů.

Ostatně rychlý růst globální vodíkové ekonomiky konstatuje i aktuální analýza Mezinárodní agentury pro obnovitelné zdroje energie (IRENA). Tento růst by měl v příštích letech přinést významné geoekonomické a geopolitické posuny a vznik nových strategických vztahů a závislostí. Podle agentury budou vznikat nová centra geopolitického vlivu založená na výrobě a používání vodíku, protože tradiční obchod s ropou a plynem klesá.

Podle agentury IRENA bude vodík do roku 2050 pokrývat až 12 procent celosvětové spotřeby energie. Rostoucí vodíkový byznys, jehož objem je v současné době odhadován na 174 miliard amerických dolarů, a cílené vodíkové investice v oblastech, v nichž nyní stále ještě dominují fosilní paliva, pravděpodobně změní hospodářskou konkurenceschopnost řady zemí a ovlivní prostředí zahraniční politiky, která se stále z velké části opírá o „uhlovodíkové vztahy“ vytvořené ve 20. století.

V současné době nicméně pozorujeme ve strategických plánech EU spíše opatrnější úvahy, podle kterých je masivnější využití vodíku coby pohonné hmoty v osobní automobilové dopravě spíše méně pravděpodobné a jeho komerční využití lze očekávat spíše v různých průmyslových odvětvích, případně v nákladní dopravě.

Podle řady expertů se technologie vodíkových článků jako alternativy ke klasickým spalovacím motorům začnou nejrychleji prosazovat v městské hromadné dopravě. Vedle toho by z vodíku měla těžit i nákladní silniční a lodní doprava. Posledně jmenovaná totiž patří k největším znečišťovatelům ovzduší. I při masivnějším využití vodíku jí však ve velmi krátké době může vyrůst silná konkurence: ve vzduchu. Kalifornský startup H2 Clipper totiž plánuje oprášit vzducholodní dopravu. Podle jeho představ vzducholodě plněné vodíkem mohou nabídnout ekologickou mezikontinentální nákladní dopravu, mnohem rychlejší, než je ta lodní, a až s desetinásobkem užitečného zatížení, než jaké umožňují běžná nákladní letadla, na vzdálenost i více než 10 000 km a za čtvrtinovou cenu.

H2 Clipper by podle výrobce měl unést náklad až 150 tun a jeho nákladový prostor by měl dosahovat až 7 530 m3. Stroj by se sice nepohyboval tak rychle jako letadlo, i tak by ale s rychlostí až 282 km/h byl 7–10krát rychleji než loď. Nosným plynem má být vodík, který poskytuje asi o 8 procent větší vztlak než helium, jeho cena je přitom jen zlomkem ceny helia. Pohon vzducholodě bude plně elektrický. Na aktuálních vizualizacích firma ukazuje vrchní stranu vzducholodě pokrytou fotovoltaickými články, které by teoreticky umožňovaly výrobu vlastního vodíku, pokud by vzducholoď nesla nějaký vodní zdroj a elektrolyzér.

Díky svým technickým parametrům, především pak možnosti vertikálního vzletu a přistání, by vzducholoď například mohla přepravovat zboží z továrny přímo do distribučního centra, aniž by potřebovala nějaké další pozemní přepravní stupně, jako je doprava na letiště a z letiště, do meziskladů a podobně.

Podle výrobce by provoz vzducholodě měl být ekonomicky velmi zajímavý – firma náklady odhaduje mezi 0,11 až 0,15 USD za tunokilometr. To je zhruba čtvrtina ceny dnešní letecké dopravy. Je to sice stále více, než kolik stojí lodní kontejnerová doprava, prostor pro úspory se však otevírá na koncích logistického řetězce – tam by mohly vzducholodě náklady výrazně snížit. Navíc je třeba počítat s tím, že lodní doprava se bude vzhledem k velké emisní náročnosti v příštích letech výrazně zdražovat.

Pýcha a pád

Vodík je v současné době vedle řady dalších silně hořlavých látek v USA a Evropě jako nosný plyn v letecké dopravě zakázán, a to zvláště kvůli několika vážným nehodám, ke kterým došlo na počátku 20. století. Nejznámější z nich je pravděpodobně požár německé vzducholodi Hindenburg v roce 1937, při němž zahynulo 35 z 97 osob na palubě. Hindenburg byl pýchou nacistů: jednalo se o 245 metrů dlouhý a 41 metrů vysoký stroj, který byl vrcholem evoluce řiditelných vzducholodí a cestujícím nabízel nejvyšší možný komfort. Cestu z Evropy do Ameriky dokázal Hindenburg oproti zaoceánským lodím zkrátit na polovinu, na uvedení do standardního provozu bohužel již nedošlo. Zkáza Hindenburgu udělala za érou obřích nebeských korábů velkou ohnivou tečku.  

Jak uvádí ve svém nedávném článku Eliho Dourada z Centra pro růst a příležitosti na Utah State University, v USA byl vodík pro účely vojenského letectva zakázán již v roce 1922. Stalo se tak po poněkud teatrální demonstraci explodujícího balónu před Kongresem, kterou zinscenoval zástupce amerického Báňského úřadu (Bureau of Mines), který v té době kontroloval značné zásoby helia. Zaměstnanec úřadu Clifford Stebel ve své knize z roku 1969 o počátcích héliového průmyslu připouští, že vodík podle původního scénáře neměl explodovat, a naznačuje, že s ním bylo manipulováno se záměrem přivést jej k explozi.

Je však třeba mít na paměti, že na počátku 20. století byl letecký průmysl a byznys jako celek v plenkách a vyvíjel se poměrně živelně. Nehody všeho druhu tak byly poměrně časté. Teprve s postupem času se začaly objevovat snahy o standardizaci a zvyšování nároků na bezpečnost. To se týkalo především letadel, ale u vodíkových vzducholodí se předpokládalo, že se bude postupovat obdobně. Přišel však paušální zákaz používání hořlavých látek generujících aerostatický vztlak, jejich použití k tvorbě tahu vpřed však nebylo nijak podstatně regulováno, což se může jevit jako poněkud absurdní ve světle toho, jak úniky hořlavých paliv v následujícím období způsobily četné letecké katastrofy.

Zlatá střední cesta

Podle již zmíněného Eliho Douarda s moderními technickými standardy není pochyb o tom, že vodík by mohl být bezpečným nosným plynem. Poukazuje však na to, že jediným způsobem, jak to s jistotou zjistit, by bylo vyvinout a certifikovat vodíkovou vzducholoď nové generace, což by vyžadovalo milionové investice, aby se podařilo vyhovět veškerým regulacím.

Startup H2 Clipper je však, zdá se, odhodlán jít do rizika, které je s tímto podnikem spojeno, a nebojí se ani konfrontace s nejaktuálnějšími trendy v oblasti mobility. Jeho vodíkové nákladní vzducholodě by tak zprvu měly být pilotovány, ale po určité době by mohly přejít na zcela autonomní provoz. Mohly by se tak stát zlatou střední cestou v dopravní logistice – měly by být levnější než letadla, rychlejší než lodě, mít prakticky neomezený dolet a nabízet vysokou míru flexibility. Atraktivita této vize se zvyšuje s ohledem na to, že v současné době neexistuje žádná efektivní nízko- či bezemisní alternativa k emisně velmi náročné letecké a námořní dopravě.

Zakladatel a generální ředitel společnosti H2 Clipper Rinaldo Brutoco na nedávno konané 2. mezinárodní konferenci o využití vodíku v letectví v Glasgow uvedl, že jeho společnost zahájí přípravné práce na prototypu v menším měřítku v roce 2022, a doufá, že plnohodnotný stroj začne létat již o dva roky později. Dalším jeho cílem pak je uvedení vzducholodi do běžného provozu do roku 2026 a na počátku třetí dekády 20. století mít v ostrém nákladním provozu alespoň 100 vzducholodí.

Výrobce čerpacích stojanů Adast plánuje, že v příštích letech zaměří svoji pozornost na vodík. Tuto alternativu k fosilním palivům dokáže díky CNG technologiím pro plnění do vozidel používat již nyní. Na svých čerpacích stanicích chce mít plnicí zařízení na vodík umístěná do roku 2027. Nejplynulejší přechod k vodíku přitom očekává u nákladní dopravy. Svůj výzkum a vývoj chce Adast v příštích letech soustředit také na zařízení umožňující využití vodíku v průmyslu nebo v domácnostech a rekreačních objektech v odlehlých oblastech.

„Vodíkové řešení pro klasickou dopravu máme připravené prakticky již nyní. Vychází z naší nové CNG stanice, která je koncipovaná tak, že v ní lze v určitém procentu pouštět i vodík. Zařízení stačí pouze osadit odlučovačem, který vodík z plynu vytáhne a umožní jeho uskladnění ve stanici. V momentu, kdy se tato alternativa začne v dopravě výrazněji prosazovat, můžeme kromě dosavadního plynu prakticky okamžitě začít využívat i vodík. Technicky se nejedná o nic složitého,“ řekl jednatel společnosti Adast Daniel Struž s tím, že společnost chce mít své technologie určené pro vodík k dispozici na čerpacích stanicích do roku 2027.

Podle celostátní strategie

Adast se svým přístupem snaží vycházet z Vodíkové strategie České republiky, kterou letos v červenci schválila vláda. Dotovaná vodíková vozidla by se podle ní měla v tuzemsku začít objevovat ve větší míře od roku 2024, vodíkový provoz na komerčním principu pak zhruba o devět let později. Aktuální infrastruktura čerpacích stanic s vodíkem přitom v Česku zatím neexistuje, ačkoliv se zde již první vozidla poháněná vodíkem objevují. Plnicí stanice lze najít nejblíže ve Vídni a Drážďanech, vůbec první veřejná plnička vodíku by pak měla vzniknout do konce roku v Dolní oblasti Vítkovic v Ostravě.

Vodíková strategie ČR počítá do budoucna s pomalu klesající cenou vodíku. Zatímco v nejbližších letech by se měl jeden kilogram vodíku pohybovat kolem 4 eur, po roce 2040 by měla jeho cena klesnout až k jednomu euru. Konkurenceschopné ceny s naftou by přitom mělo být dosaženo okolo roku 2027.

„U jednotlivých typů dopravy očekáváme nejplynulejší přechod k vodíku u té nákladní. Již dnes se zde ve větší míře používá CNG, které otevírá cestu k alternativám fosilních paliv,“ doplnil Daniel Struž s tím, že současný raketový růst cen energií včetně elektřiny by mohl nástup vodíku jako plně konkurenceschopného média ještě uspíšit.

Komplexní budoucnost

Adast přitom vnímá vodík nejen jako alternativu pro dopravu. „Vidíme v něm poměrně komplexní budoucnost, ke které nám chybí vývoj pouze některých komponentů. Ve finále tak může sloužit jak pro průmysl, tak domácnosti,“ říká Daniel Struž. Jako vhodný zdroj energie ho mohou využívat například odlehlá horská střediska, u nichž je připojení ke klasickým zdrojům buď komplikované, nebo příliš nákladné. Spousta těchto lokalit navíc leží v místech s podprůměrnou dobou slunečního svitu, tudíž zde není možné využít fotovoltaické panely.

„Odlehlá místa v nížinách se zase nemohou spolehnout ani na silnější vítr, a tak pro ně nepřipadá v úvahu ani větrná alternativa,“ popisuje jednatel společnosti Adast. Podle něj je tak řešením pro tyto lokality zásobník vodíku spolu s článkem přeměňující energii na elektřinu. Vodík by sem přitom v pravidelných intervalech vozil plnič. Adast se i proto chce v následujících pěti letech zaměřit na vývoj komplexního vodíkového řešení, aby domácnosti či řadoví uživatelé měli veškeré komponenty k dispozici od jednoho dodavatele.

Společnost Adast zároveň považuje za nutné vnímat vodík pouze jako jedno z možných řešení. Do kontrastu to dává s elektromobilitou, která byla donedávna obecně chápana jako jediná cesta do budoucna. „Řada aktérů už ale od tohoto pohledu upouští. Monotematická řešení jsou špatnou strategií, neboť jsou velmi náchylná na systémové výpadky,“ uzavírá Daniel Struž.

Většina dopravních letadel bude nejméně do roku 2050 využívat tradiční proudové motory, přičemž zavedení vodíkových motorů s nulovými emisemi bude omezeno na regionální letadla a letadla s krátkým doletem, uvedl Airbus ve zprávě pro úředníky Evropské unie. Briefing byl připraven v únoru, zveřejněn byl ovšem až v červnu letošního roku. 

Výrobce letadel se stal hlavním zastáncem vodíkového pohonu a uvedl, že do roku 2035 plánuje vyvinout první komerční letadlo s nulovými emisemi na světě. Veřejně ovšem Airbus neuvedl, zda bude tato technologie připravena včas pro další významný milník evropského průmyslu – náhradu letounu A320 pro střední tratě v roce 2030 -, ale zpráva pro úředníky EU to s velkou pravděpodobností vyloučila.

„Vodíková letadla s nulovými emisemi se od roku 2035 budou používat především pro letouny na regionální tratě či letadla s kratším doletem. Což znamená, že současné a budoucí iterace vysoce účinných plynových turbín budou při přechodu k roku 2050 stále potřebné, zejména pro provoz na dálkových linkách,“ uvádí se v prezentaci.

Slajdy z prezentace pro úřad místopředsedy Evropské komise Franse Timmermanse zveřejnila organizace InfluenceMap, která se zabývá lobbováním za klima a která uvedla, že je získala na základě žádosti o svobodné zacházení s informacemi.

„Zatím není rozhodnuto, na jaký segment trhu se první letadlo s nulovými emisemi zaměří,“ uvedl následně pro server EurActiv mluvčí společnosti Airbus a odmítl únorové setkání dále komentovat.

Půjde to pomalu, tvrdí firma

Evropský letecký gigant Airbus považuje vodíkový pohon za „jednu z nejslibnějších dostupných technologií“ pro dekarbonizaci letecké dopravy. Firma chce vodík využít v rámci plánů na zavedení letadel s nulovými emisemi do roku 2035. Ale firma je samozřejmě pod tlakem, aby technologii zavedla co nejdříve. V této souvislosti je právě důležitá náhrada u letounů střední třídy, kam patří i A320. Ten a jemu podobný Boeing 737 jsou totiž dnes hlavními tahouny letecké dopravy, a tak je z hlediska přechodu k bezuhlíkové letecké dopravě klíčové, aby tyto začaly využívat vodíku. Airbus uvádí, že letadlo A320 vzlétne nebo přistane každých 1,6 sekundy.

Když například v červnu loňského roku Francie oznámila navýšení finančních prostředků pro letecký výzkumný orgán CORAC, mluvila právě o nové generaci letadel na vodík. Stát přislíbil 1,5 miliardy eur na tři roky, která měla zachránit 500 z 15 000 pracovních míst ohrožených restrukturalizaci. Ministerstvo tehdy uvedlo mezi klíčovými důvody pro investici právě i vývoj nástupce A320, který měl podle úřadu využívat vodík a měl by být uveden do provozu v letech 2033 až 2035.

Koncept turbovrtulového vodíkového stroje společnosti Airbus
Koncept turbovrtulového vodíkového stroje společnosti Airbus

Z průmyslu se ozývají dlouhodobě opatrnější hlasy. Výkonný ředitel společnosti Boeing, jediného velkého konkurenta Airbusu, Dave Calhoun na začátku vyloučil, že by se vodík v letecké dopravě ve větší měřítku začal používat před rokem 2050. I výrobci motorů se v současnosti primárně soustředí na vývoj turbín na běžná paliva. Zástupci průmyslu vyhlídky na přechod rozšířených letadel typu A320 vidí nereálně jak kvůli jejich doletu a velikosti letadel, ale také kvůli budování nutné infrastruktury po světě.

  Představitelé společnosti Airbus v prezentaci pro zástupce EU tvrdí, že výzkum a vývoj v této oblasti povede k vývoji převratných technologií, která pravděpodobně budou zásadním způsobem formovat podobu příští generace letadel. Do té doby, než tyto technologie dozrají, Airbus a další společnosti vyzvaly k širšímu využívání udržitelných paliv ve stávajících letadlech.

Přesně to má zajistit připravovaný evropský návrh ReFuelEU. Ten má snížit emise v letectví, bude uplatňovat postupný mandát pro přimíchávání zeleného leteckého paliva, přičemž procento se bude zvyšovat zhruba v pětiletých intervalech.

Začíná se v malém

V únorové prezentaci Airbus ukázal prognózy, podle nichž by letouny A320 pro střední tratě s kapacitou 150-250 míst měly být poháněny nejprve “udržitelným leteckým palivem” ( “sustainable fuel”, čili SAF) a od roku 2050 “potenciálně i vodíkem”.

Menší stroj se 100-150 místy, kam patří například A220 či Embraer E2, by mohla využívat elektrický pohon, vodík a/nebo “udržitelná paliva” od roku 2040. Regionální letadla s 50-100 místy by mohla být připravena na vodíkový pohon v roce 2030. Airbus v současné době obsluhuje tento trh prostřednictvím svého 50-70místného turbovrtulového letounu ATR, na němž spolupracuje s italskou společností Leonardo.

V září loňského roku představil Airbus tři koncepty vodíkového letounu, který by měl být uveden do provozu v roce 2035, včetně turbovrtulového letounu, tradičně vypadajícího dvoumotorového letounu poháněného hybridními vodíkovými motory a radikálnějšího letounu se smíšenou karoserií.

Společnost Airbus uvedla, že v roce 2025 vybere konečný produkt pro nové dekarbonizované letadlo. Podle briefingu také zúží výběr již v polovině roku 2022.

Evropský parlament požaduje, aby si Evropská unie připravila plán na výrobu „zeleného“ vodíku (tedy uhlíkově neutrálního) za komerčně konkurenceschopné ceny. Mezi členy parlamentu však panují neshody ohledně toho, zda a v jaké míře do té doby podporovat využívání vodíku vzniklého s pomocí fosilních paliv.

Zelený vodík je klíčovým bodem strategie EU zaměřené na dosažení uhlíkové neutrality v polovině tohoto století. K tomu, aby se stanovené cíle podařilo naplnit, však bude Evropská komise muset výrazně podpořit výzkum a stanovit jasnou investiční strategii, aby byla tato technologie komerčně konkurenceschopná, píše se v nedávné zprávě Evropského parlamentu.

Výroba zeleného vodíku, tj. dělení molekul vody na vodík a kyslík pomocí elektřiny získané z obnovitelných zdrojů, je technicky proveditelná, ale v současné době velmi nákladná, takže rozhodně nemůže ekonomicky konkurovat výrobě vodíku z fosilních zdrojů. Evropská komise ale chce podle své Vodíkové strategie, kterou zveřejnila loni, instalovat do roku 2030 v unijních zemích 40 GW elektrolyzérů na štěpení vody. Ty by měly produkovat až 10 milionů tun zeleného vodíku ročně. Do roku 2050 by se tak měl zelený vodík stát klíčovou součástí evropského energetického mixu, to si však v příštích zhruba 30 letech vyžádá investice až 470 miliard eur, tedy zhruba 12 bilionů korun.

Evropská komise proto již v příštím roce bude iniciovat založení partnerství pro čistý vodík s názvem Clean Hydrogen. Jeho hlavním cílem bude vyvinout technologii výroby, skladování a distribuce obnovitelného vodíku. EU tuto iniciativu podpoří 1 miliardou eur, dalšími masivními investicemi by měl přispět průmyslový sektor. Momentálně je v plánu vznik 6 partnerství veřejného a soukromého výzkumu, která se zaměří na dekarbonizaci konkrétních průmyslových odvětví, jako je železniční a letecká doprava či výroba oceli.

Šedomodrá fáze přechodu

Ve výrobě tzv. šedého vodíku hrají podstatnou roli fosilní zdroje a zůstává tak po ní výrazná emisní stopa CO2. Na druhou stranu je takto vyrobený vodík relativně levný, což hraje podstatnou roli při jeho prosazování do praxe. Při výrobě tzv. modrého vodíku sice vzniká výrazně méně emisí, avšak náklady na jejich redukci výrobu prodražují.

Evropský parlament podporuje tzv. zelený vodík, nevytvářející žádnou emisní stopu, současně však nezavrhuje variantu využívání šedého či modrého vodíku v přechodné fázi, kdy bude třeba vybudovat distribuční síť a celkově nastartovat trh vodíkové energetiky. Součástí tohoto scénáře však bude muset být i postupné vyřazování „nezelených“ energetických zdrojů.

Aktuálně je jedním nejvýznamnějších vodíkových projektů, a to jak v Evropě, tak celosvětově, projekt Refhyne. Výstavba tohoto 10 MW elektrolyzéru začala v roce 2019. Pro rafinerii společnosti Shell v německém Wesselingu jej buduje společnost ITM Power. Po zprovoznění letos v červenci by měl vyrábět až 1 300 tun vodíku ročně.

Španělsko aspiruje na vodíkového lídra

Skvělé podmínky pro to, stát se výhledově jedním z hlavních evropských uzlů výroby zeleného vodíku, má také Španělsko. Potvrzuje to například fakt, že velký americký výrobce motorů Cummins oznámil, že ve Španělsku postaví továrnu na výrobu elektrolyzérů na výrobu zeleného vodíku. Výroba v ní by měla být zahájena v roce 2023. Plánovaná výroba 500 MW vodíku ročně zajistí také 350 nových pracovních míst.

Velmi ambiciózní je i projekt Y Basque Green Hydrogen španělské energetické společnosti Iberdola, jehož cílem je elektrifikace španělské nákladní dopravy. Součástí projektu má být také výstavba zařízení na výrobu vodíku prostřednictvím elektřiny z fotovoltaických elektráren. Nainstalovány by měly být elektrolyzéry s celkovým výkonem 10 MW, které dokážou denně vyrobit až 4 tuny vodíku.

Do roku 2030 by se tedy i díky vodíku měly obnovitelné zdroje na španělském energetickém mixu podílet 42 % a jejich podíl na výrobě elektřiny by měl být až 74 %, uvedl nedávno španělský premiér Pedro Sánchez.

V této souvislosti stojí jistě za zmínku to, že v loňském roce se obnovitelné zdroje energie poprvé podílely na celkové produkci elektřiny v Evropské unii větším dílem než fosilní paliva. Jejich podíl byl 38,2 %, přičemž z fosilních zdrojů bylo vyrobeno 37 % elektrické energie. Z jednotlivých zemí EU dokázalo z obnovitelných zdrojů vyrobit nejvíce elektřiny Dánsko, a to 62 %.

V březnu příštího roku by se měly v Německu v pravidelném provozu objevit první vlaky na vodíkový pohon. Prvních 14 souprav od společnosti Alstom bude jezdit pod vlajkou dopravce EVB na 123 kilometrů dlouhé trati mezi dolnosaskými městy Cuxhaven a Bremerhaven.

Cílem dopravce je postupně nahradit flotilu dieselových lokomotiv, které jsou oproti vlakům na vodík mnohem méně přívětivější pro životní prostředí. Alstom očekává, že kvůli naplňování cíle snižování emisí skleníkových plynů do roku 2030 v EU bude nutné nahradit více než pět tisíc jednotek osobních dieselových vlaků na neelektrifikovaných tratích zejména v Německu, Francii, Itálii či Velké Británii.

Rakouský železniční přepravce ÖBB testoval vlaky na vodíkový pohon od společnosti Alstom již na podzim loňského roku a výsledky dopadly úspěšně. Zanedlouho by takové vlaky měly již pravidelně jezdit na mnoha rakouských regionálních tratích.

Vodík transformační?

Podle zprávy společnosti Deloitte se vodík může stát jedním ze základů energetické transformace. Je totiž čistým a stále levněji získávaným palivem, snadněji skladovatelným a současně se v něm skrývá významný investiční potenciál. Využití vodíku v dopravě zůstává zatím omezené kvůli málo rozvinuté infrastruktuře, nákladům na distribuci a skladování této suroviny, a také vzhledem k malé nabídce vozidel, která využívají vodík jako pohonnou hmotu, uvádí analýza.

Tato situace se však může změnit, přičemž možné měřítko a tempo rozvoje trhu ukazuje např. plán schválený v Japonsku, jenž předpokládá, že do roku 2030 dojde k dynamickému nárůstu počtu automobilů poháněných vodíkovými palivovými články na zdejších silnicích až na 800 tisíc, přičemž dnes jich jsou pouze 3000.

Vodíkový článek od společnosti Toyota (foto Toyota)
Vodíkový článek od společnosti Toyota (foto Toyota)

„Investice a vládní podpora rostou a technologie získávání a skladování tohoto paliva jsou připraveny se dále rozvíjet, zdokonaluje se efektivita technologií a definují se modely možných využití v průmyslovém měřítku. Může se tedy stát, že se z vodíku stane překvapení této dekády, jako byly v uplynulých letech překvapením sluneční a větrná energie,“ říká Tomasz Gasiński, ředitel týmu udržitelného rozvoje pro Střední Evropu v Deloitte.

Snížení nákladů na výrobu a zpracování vodíku bude v brzké době možné pod podmínkou, že budou celosvětově zavedeny programy, které budou podporovat další inovace a výzkumy. Bude také nutné vypracovat efektivní výrobní procesy a dodavatelské řetězce tak, aby se snížily náklady na konverzi, dopravu a uchovávání tohoto paliva.

Velkým propagátorem vodíku v dopravě i průmyslu je japonská Toyota. Ta již před šesti lety uvedla na trh první sériový automobil na palivové články Mirai. Ten je nyní na trhu již v druhé generaci a letos se začal prodávat i v Česku. Automobilka se také podílí na vývoji nákladních vodíkových vozidel, vlaků či lodí. Aktivní je rovněž v oblasti vodíkové infrastruktury v Japonsku, kde spolupracuje na projektech pro levnou a bezpečnou výrobu a skladování vodíku.

Francouzský výrobce letadel Airbus by mohl mít svůj první vodíkový letoun hotový do roku 2035. Jako nejpravděpodobnější se jeví varianta turbovrtulového letadla s doletem bezmála dvou tisíc kilometrů.

Podle agentury Bloomberg, která o posunu ve vývoji očekávaného modelu informovala, by mělo jít o letoun zhruba o velikosti modelu A320, tedy stroj pro zhruba stovku cestujících. V provozu by měl být kolem roku 2035. Počítá se s doletem necelých dvou tisíc kilometrů.

Výrobce nyní řeší především skladování vodíku, který má výrazně (pro zajištění stejného doletu zhruba šestkrát) vyšší objem než běžné letecké palivo. Z různých důvodů by právě turbovrtulový design letounu má být nejvhodnějším řešením.

Ve Francii se od roku 2023 budou testovat vlaky na vodík. Země podepsala smlouvu až na 14 souprav určených pro čtyři regiony. Propojit by měly i města Lyon a Clermont-Ferrand, uvedla agentura AFP. Vodíkový pohon je šetrný k životnímu prostředí, vypouští jen vodní páru a vodu. Francouzský národní železniční dopravce se zavázal, že do roku 2035 vyřadí vlaky s naftovým motorem.

Vodíkový vlak společnosti Alstom vyjel na koleje v roce 2018 v Německu. Francouzi plánují, že takové vlaky budou jezdit po neelektrifikovaných vedlejších tratích, kde zatím vládnou motorové soupravy s dieselovým pohonem.

Elektřinu potřebnou k pohonu vlaku vyrábí palivový článek instalovaný ve střeše. Míchá palubní vodík s kyslíkem získávaným z okolního vzduchu. Elektrická energie vznikající při brzdění se ukládá v akumulátorech a znovu využívá k pohonu vlaku.

Nákup souprav financují jednotlivé francouzské regiony. Za první z nich zaplatí 17,3 milionu eur, zhruba 452 milionu korun, o třetinu více, než kolik stojí běžný vlak. Francie investuje do přechodu na vodíkový pohon vlaků 47 milionů eur a další prostředky do něj vloží výrobce Alstom a státní dráhy SNCF.

Alstom v letech 2018 až 2020 provozoval prototypy v Německu a loni i v Nizozemsku a v Rakousku. Francouzský podnik následně získal v Německu závazné objednávky na 41 vlaků, které by měly zahájit komerční jízdy příští rok. Šest souprav prodala firma do Itálie.

Load More