V Německu se už brzy rozběhne výstavba elektrolyzéru o příkonu 10 MW. Zelený vodík se má už za pár let vyrábět v jihoněmeckém městě Schwäbisch Gmünd. Schvalovacím řízením prošla francouzská firma Lhyfe, která plánuje pro elektrolýzu vodu využít obnovitelnou elektrickou energii hlavně ze solárních elektráren a větrných parků.

Nová jednotka má zajistit dodávky zeleného vodíku pro plnící stanice a průmyslové odběratele v jihoněmecké spolkové zemi Bádensko-Württemberko. Elektrolytická jednotka má stát v průmyslové o zóně o celkové ploše asi 10 tisíc metrů čtverečních a denně bude vyrábět až 4 tuny zeleného vodíku. Informoval o tom portál Renewables Now.

„Díky odborným zkušenostem z výstavby vodíkových ekosystémů můžeme přispět k rozvoji jihoněmecké oblasti. Tento projekt je naší strategie, a i díky němu chceme Německu zelený vodík dodávat v celostátním měřítku už před rokem 2025,“ dodal Luc Graré, který je šéfem oddělení mezinárodního obchodu společnosti Lhyfe.

Nová jednotka má být poprvé spuštěna počátkem roku 2024 a její součástí bude i veřejně dostupná vodíková plnící stanice. Francouzský dodavatel přitom plánuje podobné projekty i v jiných německých oblastech. Celkově má jít až o dvacet projektů.

Firma Topsoe, která má sídlo v Dánsku, plánuje výstavbu největší továrny na výrobu elektrolyzérů v Evropě. Strojírenská společnost chce přispět k výrobě přístrojů, které jsou v dnešní době velmi důležitým nástrojem k přechodu na čistou energii. Díky nim se totiž vyrábí ekologický vodík.

Dánský provoz by měl být zahájen už v roce 2024, jak informovala agentura Reuters s odvoláním na generálního ředitele společnosti Roelanda Baana. Výstavba továrny má stát zhruba dvě miliardy dánských korun, což je v přepočtu asi 6,6 miliardy korun.

Roeland Baan agentuře Reuters také uvedl, že jeho firma Topsea chce i díky tomuto kroku ukončit evropskou závislost na fosilních palivech z Ruska. K tomu bude ale mimo jiné potřeba, aby se do roku 2030 napříč Evropskou unií vyrábělo zhruba deset milionů tun vodíku z obnovitelných zdrojů.

Podle Baana k tomu mohou dobře posloužit elektrolyzéry s kapacitou 100 gigawattů. Zároveň ale bude podle něj potřeba, aby s dosažením těchto cílů vypomohly i solární a větrné zdroje energie.

Největší elektrolyzér na světě budou mít už za několik málo let v Dánsku, a to v blízkosti města Esbjerg na jihozápadě země. Výrobní kapacita této jednotky by se měla pohybovat okolo 100 tisíc tun zeleného vodíku za rok a dodavatelem této technologie bude americká firma Plug Power. Využívat se má hlavně elektřina z větrných parků, které jsou v této oblasti umístěny hlavně v Severním moři.

Dánska vláda svůj závěr ohledně výrobny zeleného vodíku na svém území představila už v loňském roce. Dlouhodobě chce v tomto ohledu spolupracovat s švýcarskou firmou H2 Energy, která si jako dodavatele vybrala společnost Plug Power. Informoval o tom portál GlobeNewswire.

„Zelený vodík je podle nás budoucnost. Podnikli jsme proto do něj velké investice. Šlo třeba o výstavbu naší gigafactory na výrobu elektrolyzérů,“ uvedl Andy Marsh, který ve společnosti Plug Power zaujímá funkci CEO s tím, že dánský elektrolyzér bude zkonstruován v americkém státě New York.

Žádná ze stran prozatím učiněnou dohodu veřejně nekomentovala. Technologie by se ale měla do Dánska dostat nejpozději v roce 2024 a do provozu by měla jít už následující rok.

Vyrobený vodík by se následně mohl využívat v sektoru dopravy nebo energetiky. Země si od něj také slibuje, že by mohl přispět k zajištění energetické nezávislosti na ruských fosilních palivech.

Francouzská automobilka Renault odhalila koncept nového modelu crossoveru Scenic Vision, který se nepodobá žádnému staršímu Scenicu jak z hlediska stylu karoserie, tak především zdrojem pohonu, který kombinuje elektrickou energii a vodík, uvedl server Inside EVs.

Elektromotor o výkonu 215 koní umístěný vpředu je převzat z nového modelu Megane E-Tech, stejně jako akumulátor o kapacitě 40 kWh (menší ze dvou dostupných pro Megane EV). Akumulátor je pouze malý, protože tento vůz má také palubní zdroj energie v podobě vodíkového palivového článku o výkonu 16 kW.

Společnost Renault tento nový hybridní systém označuje jako H2-Tech a uvádí, že s ním vozidlo dosáhne dvojnásobného dojezdu při stejné velikosti akumulátorů. Takový přístup, kdy je k dispozici jak velká baterie, tak palivový článek, nebyl dosud vyzkoušen, ale automobilka je zřejmě přesvědčena, že má tento nový typ hybridu budoucnost.

Dalšími novinkami jsou nezvyklé materiály použité k výrobě auta – vodíková nádrž je vyrobená z uhlíkových vláken a recyklovaného papírového odpadu a podlaha vozidla pak z plastových odpadů, jako jsou láhve od mléka nebo plastové trubky. Třicet procent vozidla je vyrobeno z plastů z biosurovin (vyrobených z obnovitelných zdrojů, nikoli z ropy nebo plynu) a až 95 procent tohoto modelu je podle společnosti Renault recyklovatelných.

Sériová verze tohoto vozu dorazí na trh v roce 2024, kdy se již nebude prodávat ani jeden ze současných modelů Scenic. Tento nový model Scenic Vision s hybridním pohonem H2-Tech ale bude nejprve nabízen jen v omezeném počtu pro konkrétní zájemce.

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.

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.“

Evropa plánuje rapidně navýšit výrobu obnovitelného vodíku, a to už do roku 2030. Před pár dny se na tom dohodl eurokomisař pro vnitřní trh s šéfy evropských výrobců elektrolyzérů. Ti ve společném prohlášení nastínili svou ambici, aby se Evropská unie stala v blízké době lídrem okolo technologií, které jsou šetrné k životnímu prostředí.

Zelený vodík tedy má brzy hrát klíčovou roli v oblasti udržitelných dodávek energie v Evropské unii. Má jít o cestu, jak se Evropa zbaví své závislosti na ruském zemnímu plynu. Shodli se na tom eurokomisař Breton a dvacet nejvyšších představitelů klíčových evropských firem, které se výrobou elektrolyzérů již dlouhou dobu zaobírají.

Stávající výroba elektrolyzérů se má navýšit až na 17,5 GW ročně, a to do roku 2025. V současné době se tato hodnota pohybuje okolo 1,75 GW za rok. Lokální produkce zeleného vodíku se má přibližovat hranici deseti milionů tun.

Společné prohlášení mimo jiné zmiňuje, že celý projekt bude mít snazší přístup k financím. Spolehnout se může třeba na prostředky z Inovačního fondu, který se zaobírá investicemi do inovativních nízkouhlíkových energií. Prostředky na jeho financování se získávají hlavně díky prodeji emisních povolenek.

Samozřejmostí je také zesílená integrace dodavatelských řetězců, značná podpora vědy a výzkumu nebo třeba zajištění dostupnosti klíčových surovin, a to zejména z pohledu včasného dodání, ale i cenové složky.

Stoupající cena zemního plynu způsobila, že zelený vodík je v současné chvíli v mnoha státech po celém světě levnější variantou oproti vodíku, který je získáván ze zemního plynu. Původní expertní odhady ale čekaly, že se tento trend na trzích začne projevovat za několik let. Ruská invaze na Ukrajinu ale tyto předpoklady narušila.

Zelený vodík je v současné chvíli levnější třeba v Africe, na Blízkém východě i v některých částech Evropy. Podle analytiků z Bloomberg New Energy Finance vyjde v současnosti v těchto regionech jeden kilogram šedého vodíku na zhruba 6,71 amerických dolarů a v případě u zeleného vodíku jde o 4,84 až 6,68 amerických dolarů za kilogram. Informoval o tom portál Handelsblatt.

„V místech, kde je výroba zelené elektřiny levná, například ve Skandinávii díky vodní energii nebo v Namibii díky větru a slunci, jsou zelené zdroje momentálně levnější variantou oproti fosilním alternativám. Jde třeba o zelený čpavek,“ uvedl Michael Sterner z Technické univerzity v Regensburgu.

Situace se na trhu změnila hlavně kvůli válce na Ukrajině. Investoři totiž následně začali ve svých preferencích upřednostňovat zemní plyn, jehož cena stoupla.

„Asi před rokem vyšla tuna šedého čpavku asi na 350 eurech za tunu, zatímco zelený čpavek stál 600 až 700 eur. Nyní, když se cena zemního plynu znásobila, se to obrátilo,“ řekl pro Bloomberg Michael Sterner.

Zelený vodík je vhodným stavebním kamenem nového energetického mixu. Je vyráběn prostřednictvím elektrolýzy z obnovitelné elektrické energie, jako například z větru a slunce.

Jednou věcí, která ukrajinská krize zásadně změnila, je i budoucnost vodíku. Jak stoupají ceny zemního plynu a neochota obchodovat s Ruskem, zelená rychle vytlačuje modrou a šedou.

V letošním roce se měla výroba vodíku získaného s pomocí elektřiny z bezemisních zdrojů, měla skutečně rozběhnout ve větším měřítku. Ale válka na Ukrajině odvětví zásadně změnila – doslova ho „nakopla“.

Potenciální vítězství zeleného vodíku jde na úkor jeho modrých a šedých alternativ spojených s fosilními palivy, jejichž cena během několika dní od začátku války vyskočila o více než 70 % (zhruba z 8 USD/kg na 12 USD/kg).

Naopak zelenému vodíku se dostává štědré podpory, bez které by jinak na trhu neměl šanci. Evropská unie oznámila plány na finanční balíček ve výši 300 milionů eur pro vodík a také iniciativu Hydrogen Accelerator od REPowerEU, jejímž cílem je snížit závislost regionu na ruském plynu. A je velmi pravděpodobné, že se objeví další vlna podpůrných opatření.

Jednotlivé členské státy rovněž urychlily své domácí plány na rozvoj výroby zeleného vodíků. Od ruské invaze na Ukrajinu se hlavně v jižní Evropě, kde je dostatek elektřiny z obnovitelných zdrojů, zelený vodík stal ekonomicky mnohem přijatelnější variantou než vodík z fosilních paliv.

Jeho extrémní výhodou je samozřejmě i příslib (zatím opravdu jen příslib) energetické bezpečnosti a zároveň lákavého zdroje příjmu pro místní ekonomiky a producenty obnovitelné elektřiny. Možností je ovšem řada: některé země se zaměřují na domácí výrobu, jiné spíše na export. Do budoucna bychom se pak mohli dostat do situaci, kdy bude výroba paliv rozložena mezi několik produkčních oblastí.

Boom v pravou chvíli?

Podpora možná přišla v pravou chvíli. Nadcházející dekáda je pro odvětví zeleného vodíku rozhodující, odhaduje analytická společnost Rystad Energy. Pokud se podaří do roku 2030 celosvětovou výrobu zvýšit na více než 10 milionů tun na celém světě a srazit náklady na méně než 1,5 USD/kg, pak se toto odvětví stane trvalou součástí globálního energetického mixu.

Zejména pro Evropu je zelený vodík atraktivní alternativou. Evropa má v tuto chvíli nakročeno k výrobě zhruba 3 milionů tun ekologického vodíku ročně do roku 2030. Nové ambice jsou výrazně vyšší: podle programu RePowerEU je novým cílem 15 milionů tun ročně.

Byť to bude náročné a nepravděpodobné, že by se vodík používal jako úplné náhradní palivo pro tepelné elektrárny, může být míchání vodíku se zemním plynem nebo společné spalování čpavku a uhlí při výrobě energie pomoci snížit spotřebu fosilních paliv. Tento přístup byl úspěšně testován v Evropě, Číně a Japonsku a nevyžadoval by žádné zásadní změny v infrastruktuře, pokud by obsah vodíku byl nižší než 20 %.

Indie oznámila novou politiku v oblasti ekologického vodíku, která by měla zvýšit jeho výrobu. Náklady jsou již nyní nízké a činí 5 až 6 dolarů za kilogram a očekává se, že podle nových směrnic země klesnou o 40 % a do konce desetiletí dosáhnou 1 dolaru za kilogram. Plánovaná výroba je určena pro domácí použití.

V Africe získala regionální prvenství Mauretánie s projektem AMAN o výkonu 40 GW, jehož cílem je vyvážet vodík a jeho deriváty do Evropy a na další trhy. V Latinské Americe se také Chile plánuje stát významným vývozcem s kapacitou 24 GW do roku 2030. Ve Střední Asii plánuje Kazachstán zařízení o výkonu 30 GW.

Klíčové pro rozjezd těchto projektů budou přímé zahraniční investice a finanční podpora, přičemž pozitivně působí bohatý potenciál obnovitelných zdrojů, prostor pro megazávody a nízké náklady na pracovní sílu. „Zatímco průmysl a vlády jdou správným směrem, jejich úkolem je snížit rizika pro investory do zeleného vodíku a vytvořit pobídky nezbytné pro rychlé zvýšení poptávky i nabídky,“ zhodnotil dnešní podnikatelské prostředí v této oblasti Minh Khoi Le, vedoucí výzkumu vodíku ve společnosti Rystad Energy.

Plán zralý do koše?

Mimimálně do února 2022 platilo, že velkým „vodíkovým hráčem“ by se mohlo stát i Rusko. Podle stále na papíře platné „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.

Ovšem plynovod Nord Stream 2 se velmi pravděpodobně svého dokončení a zahájení provozu nikdy nedočká. Jestli to bude s ruskými plány na velké dodávky vodíku do Evropy jinak, lze v tuto chvíli silně pochybovat.

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 oxidu uhličitého. Na jeden kilogram vyrobeného vodíku jej vzniká přes 5 kilogramů CO2. Pro takto vzniklé palivo se používá název šedý vodík.

Ze zemního plynu se vyrábí i modrý vodík. V tomto případě by ovšem proces štěpení měl být ještě doplněn o technologii (tzv. CCS) zachytávání a ukládání oxidu uhličitého. Jde zatím ovšem pouze o sliby, v praxi takový závod ještě v provozu není. Poradenská společnost Wood Mackenzie v roce 2021 odhadovala, že do roku 2030 bude 80 % globální vodíkové kapacity tvořit právě modrý vodík, ovšem ruská invaze na Ukrajinu tento odhad nejspíše výrazně narušila.

Z hlediska „udržitelnosti“ je nejpřijatelnější zelený vodík, který nevzniká štěpením fosilního paliva. Za nejjednodušší zdroj se považuje elektrolýza, na kterou by byla použita elektřina vyrobená obnovitelnou technologií. Typicky by se mělo jednat o 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.

Výrobně je v současnosti nejlevnější šedý vodík, jehož cena se pohybovala před ukrajinskou krizí mezi 0,9 až 1,7 USD za kilogram. Modrý vodík byl ve stejné době asi dvakrát dražší, zatímco cena zeleného vodíku byla zhruba 7krát vyšší.

Podle studie poradenské společnosti Aurora Energy Research z ledna 2021 porovnávající ceny vodíku v EU, byl v té době nejdražší zelený vodík vyráběný v Německu, a také v budoucnosti měl být importovaný modrý vodík levnější než zelený z produkce EU. Společnost S&P Global Platts ve zprávě zveřejněné v září 2020 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 byly konkrétní projekty na výrobu zeleného vodíku dosud spíše ojedinělé, přibývalo ovšem plánů na masivní výrobu modrého vodíku, a to zejména od ropných a plynařských společností. 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 by mělo začít pracovat v letošním roce. Firma chtěla už před válkou na Ukrajině rychle rozvíjet své výrobní kapacity, a teď asi může očekávat, že tempo rozvoje se jen zrychlí.

Téměř stovka evropských distributorů plynu zapojených do iniciativy Ready for Hydrogen (Ready4H2) nedávno oznámila, že 96 procent jejich distribuční infrastruktury by mohlo být uzpůsobeno k přepravě vodíku. V pozadí tohoto plánu stojí zejména projekt využití vodíku k vytápění budov. Toto řešení by však podle několika odborných studií mohlo být spíše slepou uličkou.

Je jasné, že plány Evropské unie zacílené na dosažení uhlíkové neutrality do roku 2050 de facto odsuzují plynárenské společnosti, aby ve střednědobém horizontu zanikly, nebo aby svůj obor podstatným způsobem inovovaly. Kromě rostoucího zájmu o biometan proto řada těchto firem vkládá část svých nadějí do růstu významu zeleného vodíku, podporovaného zejména štědrými dotačními programy, které uděluje Evropská komise i řada členských zemí EU.

Proto také vznikla již zmíněná organizace Ready4H2, která sdružuje kolem 90 evropských distributorů plynu. Jejím cílem je podpořit v rámci EU vytvoření integrovaného trhu s vodíkem a vypracovat, jak sami říkají, „společnou vizi transformace tohoto oboru směrem ke klimatické neutralitě“.

Zkreslená diskuse

Podle již zmíněného prohlášení distributorů by jejich sítě mohly být z 96 procent transformovány na přepravu vodíku. „Z ekonomického hlediska stojí doprava vodíku potrubím čtyřikrát méně než kamionem. Investice do místních plynárenských infrastruktur se tedy z hlediska vodíku jeví jako smysluplné,“ vysvětlil Peter Kristensen, prezident Ready4H2, který se zasazuje o přizpůsobení evropského regulačního rámce tak, aby byl pro vtlačování vodíku do potrubí co nejotevřenější.

V poslední době však několik odborníků upozornilo na to, že veřejná diskuse o vodíku se zdá být vážně zkreslená,. „Zejména plynárenský průmysl se zaměřuje to, aby politikům dokázal politikům nabídnout ‚zelený plyn‘ a ochránil tak své zájmy,“ píše se například ve zprávě, kterou loni zveřejnila London Energy Transformation Initiative (LETI).

V Německu se problematikou přepravy vodíku plynárenskými sítěmi zabýval také renomovaný Fraunhoferův institut pro energetickou ekonomiku a technologie energetických systémů (IEE). V poměrně obsáhlé zprávě jeho vědci tvrdí, že přidání 20 procent zeleného vodíku do potrubí – tedy technologické maximum pro současné domácí kotle – by zvýšilo průměrné náklady na palivo o 23,8 procenta pro firmy, ale v některých zemích, jako je třeba Portugalsko, až o 43 procent. Domácnostem by se účet zvýšil v průměru o 11,2 procenta, ve zmíněném Portugalsku až o 15,9 procenta. Podle výzkumníků IEE by však toto řešení snížilo emise skleníkových plynů pouze o 6 až 7 procent, a to kvůli nižšímu energetickému obsahu vodíku ve srovnání s fosilním plynem.

Používání zeleného vodíku by tedy podle nich mělo smysl pouze tam, kde by snížení emisí CO2 mohlo být mnohem větší, zejména v průmyslu, kde by se jím například při výrobě hnojiv nahradil šedý vodík nebo při výrobě oceli uhlí. Dobře by se však mohl uplatnit i jako náhrada paliv používaných v lodní dopravě nebo v dopravě letecké.

Příliš vysoké náklady

Další studie, již vypracoval německý think-tank Agora Energiewende za finanční podpory Evropské klimatické nadace (ECF), se zabývala využitím zeleného vodíku k vytápění budov. Její závěr je jasný: vytápění budov vodíkem je finančně nerozumné a distributoři plynu se musí připravit na nepříliš šťastný konec jejich ekonomického modelu. Jejich cíl vtlačovat až 20 procent čistého vodíku do plynových sítí by totiž zvýšil náklady spotřebitelů na vytápění o 33 procent a zároveň by snížil emise pouze o 7 procent, říkají tito němečtí odborníci. Jejich údaje jsou tak srovnatelné s údaji zveřejněnými Fraunhoferovým institutem.

Stoprocentní nahrazení zemního plynu vodíkem do roku 2030 – což je vzhledem ke zcela nedostatečným kapacitám potřebným k výrobě takového množství zeleného vodíku zcela teoretická úvaha – by tak pro domácnosti znamenalo až šestinásobné zvýšení nákladů na vytápění.

Naproti tomu elektrická tepelná čerpadla by podle zprávy think-tanku byla mnohem lepším řešením s tím, že pokud jde o využití obnovitelných zdrojů k vytápění, vodíkové kotle jsou nejhorší uvažovanou možností. Studie dále vysvětluje, že ze 100 kWh obnovitelné energie by vodíkový kotel vyrobil pouze 61 kWh tepla. Oproti tomu tepelné čerpadlo při spotřebě stejného množství elektrické energie dokáže vyrobit v průměru 270 kWh tepla, a i pokud jsou venkovní teploty pod bodem mrazu, tak stále ještě kolem 135 kWh.

Dodejme, že tyto studie nejsou nijak ojedinělé. Na internetu je možné najít stanoviska mnoha dalších odborníků, které se nesou ve velmi podobném duchu. Lze tedy jen doufat, že zmíněné studie přispějí k celkové racionalizaci diskuse o vodíkové ekonomice, tak aby se její podpora neděla za každou cenu s jediným cílem: získat pro sebe politické body.

Load More