Na světě je historicky první evropská vodíková strategie. Evropská komise ji představila 8. července a za její cíl označila podporu dekarbonizace při výrobě energie, v průmyslových odvětvích i dopravě. Pomůže také většímu prosazení e-aut s palivovými články? Nebo má pravdu Elon Musk, který říká, že tato technologie je „bullshit" a nepomůže jí obrazně řečeno ani svěcená?
Podívejme se, co evropská vodíková strategie přináší a s čím počítá v oblasti dopravy. A také na to, jak si už dnes vede technologie vodíkových palivových článků ve světě a kdy se s auty na vodík budeme potkávat i u nás.
CO NOVÁ VODÍKOVÁ STRATEGIE PŘINÁŠÍ?
PROČ VODÍK
Země Evropské unie se zavázaly dosáhnout do poloviny století uhlíkové neutrality. Proto je nutné nahradit energii získávanou z fosilních paliv energií z obnovitelných zdrojů. V některých případech je to ale velice obtížné (produkce chemikálií a ocele, dálková přeprava) a využití vodíku představuje vhodnější řešení. Jeho výroba prostřednictvím elektrolýzy navíc může sloužit k ukládání energie z obnovitelných zdrojů v době přebytku a následného využití, když jí větrné nebo solární elektrárny vyrábějí málo nebo se úplně „odmlčí".
NENÍ VODÍK JAKO VODÍK
Evropská vodíková strategie je založena na podpoře bezemisního „zeleného vodíku“, a to prostřednictvím rozsáhlých investic, výzkumu a výhodných pobídek k jeho výrobě i využití. „Zelený vodík“ má nahradit produkci v současnosti násobně levnějšího „šedého vodíku“, kterého se v Evropě každým rokem spotřebuje několik milionů tun. Jeho výroba je však vysoce emisní. Po určité přechodné období náběhu patřičných objemů produkce „zeleného vodíku“ je nutné podpořit i výrobu nízkoemisního „modrého“ vodíku. Strategie vidí jeho úlohu „ve snižování emisí v krátkodobém horizontu a rozšiřování trhu“.
VÝROBA VODÍKU A SROVNÁNÍ CEN
Vodík je sice přítomný téměř všude okolo nás, ale jako samostatný prvek se na Zemi prakticky nevyskytuje. Je proto nutné ho z vhodných sloučenin získávat. Podle způsobu jeho získání (výroby) se často hovoří o třech typech vodíku – finální produkt je stejný, ale jeho uhlíková stopa odlišná.
| Zelený vodík Vyrábí se elektrolýzou vody, potřebnou energii přitom dodávají sluneční nebo větrné elektrárny. Při jeho výrobě nevznikají žádné emise, avšak jeho prosazení zatím brání cena. Náklady na výrobu vodíku elektrolýzou vody v posledních pěti letech klesly o 40 procent. Stále však podle společnosti BloombergNEF činí 2,50 až 6,80 dolaru za kilogram. Do roku 2030 se má ale cena snížit až o 80 % na hodnotu kolem 1,5 USD/kg. Také Vodíkové kolegium světových energetických firem je optimistické a předpokládá snížení ceny o 50 % do 10 let. Modrý vodík Je vyráběn z fosilních paliv, ale CO2 se zachycuje a ukládá, aby tento plyn přispívající ke klimatické změně neunikal do atmosféry. (Za modrý vodík bývá někdy považován i vodík získaný stejně jako v prvním případě elektrolýzou vody bez škodlivých emisí, ale s pomocí elektřiny ze stávající – emisemi zatížené – energetické sítě.) Stojí od 1,40 do 2,40 dolaru za kilogram. Šedý vodík Je obvykle získáván z metanu nebo uhlí. Jeho cena se podle Mezinárodní energetické agentury IEA pohybuje v rozmezí 1,00 až 1,80 dolaru za kilogram, jde však o tu nejméně ekologickou, vysokoemisní výrobu. zdroj: euro.cz |
TŘI FÁZE REALIZACE
S uplatňováním nové vodíkové strategie se má začít hned. Realizována má být ve třech etapách:
- Do roku 2024 podpora instalaci elektrolyzérů na získávání vodíku. Produkce by měla dosáhnout až milion tun.
- Do roku 2030 navýšit produkci vodíku na 10 milionů tun.
- Po roce 2030 by se pak vodík měl začít získávat ve velkém a stát se pevnou součástí energetického systému.
VODÍKOVÁ STRATEGIE A DOPRAVA
A pokud jde o dopravu? Evropská vodíková strategie se zaměřuje na hromadnou přepravu osob a těžkých nákladů: „V dopravě je vodík rovněž slibnou možností tam, kde je elektrifikace obtížnější, například v městských autobusech, komerčních vozových parcích nebo v určitých částech železniční sítě. Díky použití vodíku jako paliva by se rovněž mohla dekarbonizovat těžká vozidla, včetně autokarů, vozidel zvláštního určení a dálkové nákladní silniční dopravy.“ Dále se počítá s využitím vodíku v říční, námořní a perspektivně také letecké dopravě.
| Termíny jako „auta na vodík“ či „auta poháněná (vodíkovými) palivovými články“ jsou vlastně nepřesné, protože je pohání elektromotor a „palivem“ je elektřina (více). Ta vzniká reakcí vodíku a vzdušného kyslíku v palivových článcích přímo během jízdy (na rozdíl od bateriových e-aut, jejichž akumulátory je nutné před jízdou nabít). Tankování vodíku u plnicích stanic je podobně rychlé jako u konvenčních aut, jimž se navíc blíží i dojezdem (v případě osobních vozů tankování okolo 5 minut, dojezd cca 500 kilometrů). Při jízdě nevznikají žádné škodlivé emise, jediným odpadem je voda. Využití vodíku komplikuje, že se musí skladovat buď v kapalném stavu při teplotě zhruba -253 °C, nebo stlačený (obvykle) na 700 barů. S tím i s bezpečnostními riziky se již inženýři dobře „popasovali“ (nehody u čerpacích stanic jsou naprostou výjimkou, obavy ze zvýšeného rizika požáru či výbuchu při havárii vozu jsou přehnané). Problémem zůstává zejména cena palivových článků, která je dána hlavně použitím platiny – její množství je však možné snižovat, případně ji i nahradit jiným materiálem. Příznivý cenový efekt by měla i hromadná výroba. Nutné je také řešit degradaci palivových článků v důsledku provozu (životnost až 27 let při dvouhodinové jízdě denně je však už dnes dostatečná). |
KLÍČOVÁ ROLE ALIANCE PRO ČISTÝ VODÍK
Strategie nastiňuje komplexní program investic „včetně investic do elektrolyzérů, ale také do kapacit pro výrobu energie z obnovitelných zdrojů potřebných k produkci čistého vodíku, jeho přepravě a skladování, modernizaci stávající plynárenské infrastruktury a zachycování a ukládání uhlíku.“
Zásadní úlohu při provádění strategie bude hrát Evropská aliance pro čistý vodík. Byla ustavena již v březnu. Identifikuje životaschopné investiční projekty a vypracuje jejich přehledný seznam. Bude sdružovat subjekty z průmyslu, celostátní, regionální a místní orgány veřejné správy a bude otevřená „i hráčům ze soukromého sektoru.“
Více o strategii viz Otázky a odpovědi: Vodíková strategie pro klimaticky neutrální Evropu na oficiální internetové stránce EU.
„TĚŽKÁ“ DOPRAVA VS. OSOBNÍ AUTA NA VODÍK
Prim v plánech Evropské komise při využití vodíku tedy hraje zejména veřejná a nákladní doprava, zatímco osobní méně. Překvapivé to není, v oblasti individuální automobilové dopravy se spíše počítá s využitím akumulátorové elektromobility.
AUTOBUSY, KAMIONY, VLAKY
Dopravci, kteří je provozují, jsou ve značné výhodě: vystačí si s jednou či několika málo vodíkovými plnicími stanicemi a nákup vozidel i jejich provoz je vzhledem k dosaženým výkonům levnější než u osobních aut. Ve srovnání s „konkurenčními“ auty na akumulátory je pak jejich trumfem rychlé tankování a delší dojezd daný vysokou hustotou energie na 1 kilogram – palivové články jsou mnohem menší a lehčí než rozměrné a těžké baterie. Autobusová, ale i nákladní a vlaková doprava na vodík je už také solidně nastartovaná.
| Autobusy v USA využívají vodík dvě desetiletí. Po Evropě jezdí přes 500 vodíkových vozidel hromadné dopravy, například v Londýně, Paříži, Hamburku, Milánu nebo Oslu, a přibývají další města. Také v Japonsku či Jižní Koreji není nic zvláštního potkat autobus poháněný palivovými články; návštěvníky odložené olympiády v Tokiu měla mj. dopravovat stovka nových vodíkových autobusů Sora od Toyoty. Nákladní vozidla na palivové články jsou zatím ve srovnání s autobusy pozadu, ale už se také začínají pěkně „rozjíždět“. Prvních deset vodíkových nákladních vozidel nasadí Hyundai ve Švýcarsku a celosvětově se bude jednat o vůbec první těžká nákladní vozidla v provozu. A to je jen začátek: do roku 2025 dodají Korejci do Švýcarska 1600 nákladních vozů na vodík. V USA je aktivní například Toyota, v Evropě jmenujme výrobce Scania, který dodal nákladní vozy na vodík pro řetězec Asko. Velkou budoucnost čeká vodík v železniční dopravě. První vodíkový vlak v ostrém provozu na světě jezdí od roku 2018 na 100km trati mezi Cuxhavenem a Buxtehudou v Dolním Sasku. V Německu brzy přibudou další, jen v Hesensku si už objednali 27 vodíkových vlaků. Na tento vývoj u našeho západního souseda zatím reagovali v Nizozemsku. Od roku 2027 by měly tři vlaky na vodík jezdit i v Moravskoslezském kraji, reálné je i jejich nasazení na Ústecku. |
OSOBNÍ VOZY
Po silnicích v Asii, USA i Evropě se již prohánějí osobní vozy na palivové články například značek Toyota, Hyundai, Honda či Kia, jenže ve srovnání nejen s konvenčními, ale i bateriovými auty je to kapka v moři. Co je vám totiž platné, že můžete jezdit bezemisním vozidlem, které teoreticky natankujete za pět šest minut na dojezd 500 (nebo i více) kilometrů, když nemáte kde?
Zákazníky od aut na vodík kromě jejich vyšší ceny odrazuje to úplně základní – nedostatek plnicích stanic. Podle specializovaného serveru h2stations.org jich bylo v roce 2019 na celém světě jen 432, z toho 330 veřejných. Pro představu: Jan Burdinski, který stojí v čele společnosti Hyundai Motor Europe, považuje za adekvátní, aby pouze v Evropě bylo zhruba 5 000 čerpacích vodíkových stanic. Pak by totiž každý vlastník auta s vodíkovým pohonem měl ve svém dosahu jednu nebo dvě stanice.
Takový úkol je však extrémně náročný. Výstavba plnicích stanic na vodík je násobně dražší než na jiná paliva. Jak uvedl web auto.cz, jedna přijde cca na 25 milionů korun, „na čemž mají velký podíl výkonná 700barová čerpadla a také systém chlazení potřebný proto, že se vodík při stlačování silně zahřívá.“
| V Evropě v loňském roce fungovalo 177 plnicích vodíkových stanic. Z toho v Německu 87, ve Francii (kde jich je ale většina neveřejných) 26 a například ve Švýcarsku čtyři. V Asii bylo 178 vodíkových stanic, z toho 114 v Japonsku a 33 v Koreji. 27 stanic v Číně bylo takřka výhradně určeno k tankování autobusů a nákladních vozů. Většina ze 74 vodíkových čerpacích stanic v USA se nacházelo v Kalifornii (48). K zemím, kde lze natankovat vodík, přibyly vloni například Malajsie a Saudská Arábie. zdroj: tisková zpráva h2stations.org |
Samotní výrobci vozů na vodík se přitom úspěšně perou s problémy, které přináší užití vodíkové technologie obecně, a kterých ještě přibývá kvůli nutné miniaturizaci v případě, že jsou palivové články použity v osobních vozidlech. Dnes už umí lepším uspořádáním celého systému pohonu včetně nádrží vytvářet relativně prostorné vozy, důležité přitom ale je i podstatné zmenšení samotných článků: „Každý z jednotlivých článků dodává napětí 1,5 voltu a obsahuje miniaturní kanálky pro vodní chlazení a rovnoměrné proudění plynů při celkové tloušťce okolo 1,5 mm. Pro motor s výkonem 100 kW musí být takových článků ve voze přibližně tři stovky. Postupně se ale palivové články zmenšují, u nejnovější generace článků ve voze Honda Clarity se například podařilo zlepšit poměr výkonu a objemu o 60 %.“ (zdroj: automobilrevue.cz)
V ČESKU 60–90 TISÍC AUT NA VODÍK DO ROKU 2030?
Přesně takové jsou představy ministerstva obchodu a průmyslu, náš otazník však vyjadřuje opatrnost, s níž je tento „plán“ odbornou i širší veřejností přijímán. Nejskeptičtěji se zřejmě vyjádřil web Hybrid, když napsal: „Šedesát až devadesát tisíc aut na vodík za deset let? Stejně dobře by také u nás mohlo začít vzduchem létat 500 000 sněžných pluhů.“ Důvod je nasnadě: zatím u nás auta na palivové články nejezdí vůbec, protože nemají kde tankovat.
Věci se ale přece jenom posouvají kýženým směrem. Půjde-li vše dobře, bude už letos v Česku zprovozněna první veřejná vodíková plnicí stanice z plánovaných pilotních tří v síti Benziny (Unipetrol) v Praze, Litvínově a Brně, další dvě mají následovat v Ústavu jaderné fyziky v Řeži a v Ostravě.
Podle ministerstva dopravy, které vypsalo program na čerpací stanice na vodík (v rámci Operačního programu Doprava), by jich mělo být do roku 2023 v ČR 6–8 a do roku 2025 dvanáct. Lokalizaci této tzv. páteřní sítě vodíkových stanic ukazuje mapka:
Komentované podrobnosti o plánovaném rozvoji tuzemské vodíkové infrastruktury a mobility se můžete dočíst v příspěvku Strategie vodíkových technologií v České republice. Její autor působí ve společnosti Grant Thornton, která v roce 2017 ve spolupráci s ministerstvem dopravy vypracovala Studii využitelnosti vodíku v dopravě obsahující i analýzu SWOT (najdete ji v příloze).
| Zachrání čeští vědci díky vodíku auta na fosilní paliva? Vědci z Fakulty strojní ČVUT si dali za cíl zlepšit efektivitu spalovacího motoru a snížit jeho emise. Chtějí toho dosáhnout pomocí vodíku přidaného k běžným fosilním palivům. I auta na benzin nebo naftu by se tak do budoucna mohla přiblížit plnění stále přísnějších emisních limitů. zdroj: Česká televize |
ZÁVĚREM
Může tedy Evropská vodíková strategie pomoci také většímu prosazení e-aut na palivové články? Je to nanejvýš pravděpodobné. Masivní investice do vodíkových technologií, očekávané zlevňování výroby, dopravy a skladování vodíku, různé pobídky a podpora vodíkové infrastruktury v oblasti dopravy budou zacíleny na rozvoj veřejné a nákladní přepravy, ale „svezou se v tom“ i osobní vozy. Záležet ovšem bude hlavně na ambicích a naplňování vodíkových strategií v jednotlivých zemích.
Snad pouze nalezení „svatého grálu“ elektromobility – nového typu daleko lehčích a lepších akumulátorů, než jsou současné li-ion baterie – může lepší zítřky vodíkových vozů zastavit. Podle všeho je to ale právě tak reálné, jako tvrzení, že Elektromobily jsou jen přestupní stanice k vodíku. Budoucnost alternativních automobilových pohonů bude dvoubarevná a je to dobře. Mít na výběr bývá vždy ku prospěchu věci.
Mimochodem, rozvernou odpověď na tvrzení, že technologie palivových článků je (volně přeloženo) „velká kravina“, poslala Elonu Muskovi Toyota. Mrkněte na video!
