Aktuální číslo časopisu Ekonom
Radek NovotnýSpisovatel Jules Verne před 150 lety předpověděl, že palivem budoucnosti se po vyčerpání uhlí stane voda, respektive vodík v ní obsažený. Jeho odhad se začíná naplňovat, důvodem ovšem absence uhlí není. Kvůli globálním klimatickým změnám si daly přes dvě třetiny států světa za cíl dosáhnout do roku 2050 až 2060 uhlíkové neutrality, tedy že přestanou zvyšovat v ovzduší množství oxidu uhličitého. Aby se to podařilo, bude potřeba nahradit současné zdroje energie, jako jsou uhlí, ropa nebo zemní plyn, jinými. Jedním z nejslibnějších pomocníků má být právě vodík.
Vědci i firmy už roky vyvíjejí i využívají vodíkové technologie v řadě zemí. Nejdále jsou v Japonsku, Jižní Koreji, USA a západní Evropě. Střední a východní Evropa je v tom pozadu, ale Česko se nyní nachází v přelomovém období. S vodíkem u nás letos začaly pracovat desítky firem, staví se první čerpací stanice, prodala se první auta na vodík. A Evropská unie i česká vláda, která nedávno vydala národní vodíkovou strategii, slibují tento vývoj podpořit miliardami korun. Vzhledem k tlaku na zavádění ekologických projektů se tak z vodíkových technologií může stát výnosný byznys. Společným problémem téměř na celém světě ale je, jak levně vyrobit takzvaný zelený vodík, který má vznikat ekologickým způsobem, tedy především z obnovitelných zdrojů. Ten má být jednou z cest ke snížení znečištění planety, zatímco v současnosti se 96 procent vodíku (nazývaného šedý) vyrábí z fosilních paliv, zejména zemního plynu.
Nejvíc vodíku se má v Česku spotřebovat v dopravě a hutnictví
Kouzlo vodíku
Vodík v sobě skrývá několik superlativů. Je to nejrozšířenější prvek ve vesmíru. Zároveň jde o velice lehký plyn s jednoduchou strukturou. Tyto vlastnosti jsou z hlediska jeho využití výhodou i nevýhodou.
Vodík je velice reaktivní, takže okamžitě tvoří sloučeniny a přirozeně se tak prakticky nikde nevyskytuje samostatně, což prodražuje výrobní náklady. „Kouzlo vodíku ale spočívá v tom, že ho můžete dobře použít jako prostředníka k přenosu energie,“ vysvětluje Karel Bouzek, děkan Fakulty chemické technologie VŠCHT.
Vodík lze v první řadě využít k uložení energie z nestabilních obnovitelných energetických zdrojů, jako jsou solární a větrné elektrárny. Bateriové systémy zatím ke skladování ve velkém měříku nestačí, ale obnovitelné zdroje lze využít na výrobu zeleného vodíku v elektrolyzérech, kde se vstupní voda rozkládá díky elektrickému proudu na vodík a kyslík. „Vodík pak má široké spektrum dalšího uplatnění, které může vést k omezování emisí a plnění cílů dekarbonizace,“ dodává Bouzek. Podle Aleše Doucka, šéfa České vodíkové technologické platformy (Hytep), je největší potenciál využití vodíku v dopravě, průmyslu a energetice.
Čerpací stanice jako průlom
Podle analýzy poradenské společnosti PwC a organizace Světová energetická rada bude globální poptávka po vodíku v nejbližších letech stabilně růst a po roce 2030 dojde k prudkému zvýšení spotřeby. Díky této a dalším podobným prognózám stoupá zájem jednotlivých zemí a firem o rozvoj vodíkových technologií. Podle Mezinárodní energetické agentury měly před dvěma lety národní vodíkovou strategii jen Francie, Japonsko a Jižní Korea, dnes je těchto států 17 a dalších 20 zemí na dokumentu pracuje. Česká strategie počítá s tím, že největší zájem o vodík bude v dopravě.
Vodík pak má široké spektrum dalšího uplatnění, které může vést k omezování emisí a plnění cílů dekarbonizace.
Vodík lze jako palivo v dopravě použít dvěma způsoby. Buď s ním lze přímo pohánět konvenční spalovací motor, kde nahrazuje benzin či naftu, nebo se z něj dá v palivových článcích vyrábět elektrická energie pro pohon elektromobilu. Ten se pak nemusí zdlouhavě dobíjet, stačí do zásobníku dotankovat vodík. Uvolňování energie z vodíku v palivových článcích je přitom oproti přímému spalování efektivnější a ekologičtější, neboť jedinými odpadním produkty jsou voda a nevyužitý kyslík.
Nejvíce vodíku spotřebují v české dopravě nákladní vozy
Vývoj a prodeje bateriových elektromobilů jsou oproti vozům na vodík napřed. V současnosti jezdí po světě podle dat analytické firmy BloombergNEF jen desítky tisíc aut s palivovým článkem, zatímco elektromobilů už téměř 15 milionů. Podle Doucka z asociace Hytep by ale mohlo u vodíkových aut dojít zhruba za pět let k podobnému vývoji. Profesor Bouzek z VŠCHT si myslí, že se nástup vozů na vodík bude v této dekádě týkat především západní Evropy, za kterou má střední a východní Evropa zhruba desetiletý skluz ve vývoji a využití vodíkových technologií.
Nicméně v Česku nyní dochází jako v první zemi regionu k rapidní proměně. V dopravě rozběhne nástup vodíkových aut vznik prvních veřejných čerpacích stanic. První dvě nyní staví energetický koncern Orlen Unipetrol v Praze na Barrandově a v Litvínově. Hotové mají být na začátku příštího roku, další budou následovat v Brně, Plzni a opět v Praze. „Do roku 2030 chceme mít vodíkové plnicí stojany na 28 čerpacích stanicích po celé České republice a na 26 stanicích na Slovensku,“ říká mluvčí Orlen Unipetrol Michal Procházka.
Na první vodíkové čerpačky čekají prodejci aut a jejich zákazníci. I přesto se v Česku letos zaregistrovalo prvních šest vodíkových aut značek Toyota a Hyundai. Toyota jich celkově v tuzemsku prodala už deset a má objednávky na další. „Čekáme postupně výrazný nárůst prodejů v závislosti na otvírání čerpacích stanic,“ říká mluvčí českého zastoupení Jitka Jechová.
Nízkoemisní část české ekonomiky přesáhne vysokoemisní složku kolem roku 2042 (rok 2021 = 100 %)
Obě automobilky přitom vyvíjejí i nákladní auta na vodík a autobusy. Hyundai chce do roku 2028 vodíkový palivový článek nabízet jako variantu pohonu ve všech svých užitkových řadách. Toyota začala testovat těžký nákladní vůz na vodík loni v Japonsku a USA. „Nasazení těchto vozů v Evropě a Česku je jen otázkou času,“ dodává Jechová.
Právě v nákladní a také autobusové dopravě vidí budoucnost vodíku i odborníci. „U náklaďáků si lze zatím dost těžko představit pohon na baterie,“ říká Vladimír Matolín z katedry fyziky povrchů a plazmatu Matematicko‑fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. Dálkové kamiony nyní ujedou na jednu nádrž nafty i dva tisíce kilometrů, což baterie zdaleka nezvládnou. „Vypadá to, že tato technologie je na hraně možností, protože další vylepšování baterií může vést k dalším negativním jevům, jako je snížení bezpečnosti,“ myslí si Matolín.
Celosvětová poptávka po vodíku bude v nejbližších letech stabilně růst a po roce 2030 dojde k prudkému zvýšení spotřeby.
Vývoj nákladního auta na vodík probíhá i v Česku. Automobilka Tatra na něm spolupracuje s několika českými firmami, například výzkumnou organizací ÚJV Řež, která patří do skupiny ČEZ, nebo vývojářskou firmou Devinn. Ta pracuje třeba na mobilním vodíkovém zdroji elektřiny, který letos otestovala na hudebním festivalu Rock for People, kde napájel jedno z pódií. Vodíková Tatra bude určena do těžkých podmínek a jezdit by měla do tří let.
Nejlevněji se vyrábí zelený vodík na Islandu
Využitím vodíku v nákladní dopravě se zabývá také logistická společnost Packeta, pod niž spadá doručovací firma Zásilkovna. „Vodíku hodně věříme a analyzujeme vybudování vlastní čerpací stanice, plánujeme také využít rozsáhlé plochy svých dep k umístění fotovoltaiky k jeho výrobě. Hlavní výhody vodíku vidíme především v technických parametrech, kdy auto na vodík dokáže ujet pro nás vyhovující vzdálenost a zároveň je palivo možné dočerpat stejně rychle jako benzin nebo naftu,“ říká Petra Císařová, projektová manažerka skupiny Packeta.
Vodík se také bude využívat v autobusové dopravě, zejména v dálkové a příměstské. Zabývají se tím například v Ústí nad Labem a Ostravě. Dopravní podnik Ostrava nyní poptává deset autobusů na vodík, které by měly začít jezdit v první polovině roku 2023. K nim bude mít i plničku, již budou využívat postupně i autobusy v rámci krajské příměstské dopravy a také osobní vozidla. „Od projektu si slibujeme snížení emisní zátěže v regionu,“ říká náměstek ostravského primátora pro dopravu Vladimír Cigánek. Zároveň počítá s tím, že se nová technologie vyplatí. „Přestože se principiálně jedná o pohon vozidla na elektřinu, ve kterou se vodík přímo ve vozidle přetváří, je vodíková kapacita uložená v autobuse v porovnání s kapacitou běžných baterií vyšší a umožňuje tím dosažení denního akčního rádia srovnatelného s autobusy se spalovacími motory.“
Nová energie
Právě na vodík v autobusové dopravě se zaměřuje i společnost ČEZ. Nyní má ve spolupráci s kraji a většími městy v Česku a na Slovensku rozpracovaných 12 projektů příměstské dopravy. Energetická firma do nich má zajistit výrobu vodíku z elektřiny získané především z nově vybudovaných fotovoltaických elektráren. „Jako Česká republika jsme se přihlásili ke Green Dealu a není z toho cesty ven. V něm se očekává, že zhruba čtyři pětiny dekarbonizace proběhnou elektrifikací a u zbývající pětiny odvětví, která se elektrifikovat nedají, to dnes vypadá, že vítěznou technologií bude vodík,“ říká Jan Šícha, ředitel pro inovace společnosti ČEZ.
Čtyři pětiny dekarbonizace proběhnou elektrifikací a u zbývající pětiny odvětví to dnes vypadá, že vítěznou technologií bude vodík.
Výrobu zeleného vodíku za použití elektrické energie z obnovitelných zdrojů, jako jsou slunce nebo vítr, plánuje také Orlen Unipetrol. A kvůli odchodu od uhlí investuje do vodíkových projektů i Energetický a průmyslový holding jednoho z nejbohatších Čechů Daniela Křetínského.
Vedle energetiky a dopravy je dalším segmentem, kde by se mohl vodík v budoucnosti prosadit jako čistý zdroj, i průmysl. Zejména půjde o uhlíkovými zplodinami silně zatížené hutnictví. Například švédská ocelářská firma SSAB nedávno odeslala automobilce Volvo první velkou dodávku oceli vyrobené bez fosilních paliv. Do vodíkových technologií investují podle listu The Wall Street Journal i ropné společnosti jako BP, Royal Dutch Shell nebo Total Energies.
V Česku má být v roce 2030 až 50 tisíc aut na vodík
Drahý zelený vodík
Cesta k masovému využití vodíku jako náhrady za nečisté zdroje energie bude ale ještě dlouhá. Hlavní nevýhodou je zatím vysoká cena. Zatímco výroba šedého, vysokoemisního vodíku stojí podle studie firmy PwC mezi jedním a dvěma eury za kilogram, zelený vodík vyjde většinou na čtyři až osm eur. Zatím tak není ani zdaleka konkurenceschopný. Do roku 2030 by ale náklady na jeho výrobu měly klesnout zhruba o třetinu až polovinu a snižování ceny bude dál pokračovat. „Zelený vodík se stane výhodnějším a tím poroste i jeho spotřeba. Výzvou pro všechny bude tyto trendy předvídat a včas na ně zareagovat,“ uvádí Jan Brázda, expert na udržitelnost a partner PwC.
Přesto analýza této firmy počítá jen s velmi pozvolným růstem podílu zeleného vodíku na úkor šedého. Rovněž podle Bouzka z VŠCHT národní vodíková strategie i hlavní hráči počítají s tím, že rychlý přechod na zelený vodík není technicky možný. „Musí tady být nějaké přechodné období, kdy se vystaví základy infrastruktury a nasbírají provozní zkušenosti,“ říká Bouzek.
Masivní nasazení samotných vodíkových technologií pak brzdí to, že jsou zatím převážně ve stadiu vývoje a zkoušení, takže dosud nefunguje klasický dodavatelský řetězec. „A ani nemůže. Kdo nyní postaví továrnu na komponenty k palivovým článkům, když se nevyrábí v milionovém množství?“ upozorňuje Bouzek. Podle něj výrobu vodíkových technologií zatím prodražuje mimo jiné i to, že je v nich potřeba velké množství drahých kovů, zejména platiny.
Na to vsadil i Matolín, jehož tým z Matematicko‑fyzikální fakulty se věnuje základnímu výzkumu v oblasti palivových článků. Profesor se spojil s podnikatelem a spolumajitelem firmy Jablotron Daliborem Dědkem a založili společnost Leancat, která má uvádět univerzitní patenty do praxe. Jedním z nich byl i vodíkový katalyzátor s nízkým obsahem platiny. Díky tomu se měly palivové články zlevnit. Firmy o něj ale neměly tak velký zájem, jak Matolín očekával, protože by musely investovat desítky milionů korun do nové výrobní linky. Leancat se proto raději zaměřil na výrobu testovacích stanic na palivové články. A na trh také uvede menší palivové články se standardním obsahem drahých kovů. Tato technologie bude vhodná hlavně pro komunální vozidla, skladové vozíky nebo elektrická letadla.
Nové vodíkové technologie tak jsou nyní kvůli vysoké ceně odkázané převážně na státní podporu. Tu je v Česku už možné čerpat, především se ale plánuje na příští roky. Například ministerstvo dopravy už podpořilo 350 miliony korun výstavbu plnicích stanic a na další čerpačky má jít 700 milionů korun. Další miliardy půjdou na vodík z ministerstev průmyslu, životního prostředí a místního rozvoje.
Newsletter týdeníku Ekonom.
Odhlásit se můžete kdykoliv.
Přihlášením k newsletteru beru na vědomí, že dochází ke sbírání a zpracování osobních údajů. Více informací o zásadách ochrany osobních údajů naleznete ZDE.
