Vodík je nejhojněji zastoupeným prvkem ve vesmíru a v posledních letech se o něm stále častěji mluví jako o jednom z budoucích pilířů udržitelné energetiky. Při jeho využívání nevznikají žádné emise, má široké možnosti použití a může nahradit fosilní zdroje, jako je zemní plyn, uhlí a paliva vyráběná z ropy.
Vodík je lehký, hořlavý plyn, který se v přírodě za normálních okolností nevyskytuje v čisté formě, a proto se musí získávat ze sloučenin – nejčastěji z vody (H2O) nebo ze zemního plynu (přesněji z metanu – CH4). To, jakým způsobem probíhá výroba vodíku, určuje energetickou náročnost i cenu výsledného produktu.
Ne vždy tedy můžeme vodík označit za skutečně ekologický. Navíc je třeba zmínit, že se nejedná o primární zdroj energie, jako je třeba uhlí nebo sluneční svit, ale o energetický nosič – podobně jako elektřina.
Dosud nejrozšířenější metodou výroby vodíku je tzv. parní reforming zemního plynu (Steam Methane Reforming – SMR), při němž reaguje metan s vodní párou za vzniku vodíku a oxidu uhličitého. Tento proces je technicky nenáročný a tedy i levný.
Problém je, že tato výroba není ekologická, protože při ní vznikají emise CO2; k jejich další produkci dochází ještě předtím při těžbě a přepravě zemního plynu. A není ani udržitelná, protože vstupní surovinou je fosilní zdroj. Tímto způsobem tedy vzniká tzv. šedý vodík (nejméně ekologická varianta), eventuálně modrý vodík – varianta s nižší ekologickou zátěží, kdy se vznikající oxid uhličitý zachycuje a ukládá pomocí technologie CCS (Carbon Capture and Storage), takže neuniká do ovzduší.
Zelený vodík – nejčistší a z hlediska klimatu nejpříznivější forma vodíku, vzniká elektrolýzou vody a vedlejším produktem je pouze kyslík. Aby byl vodík skutečně „zelený“, musí dodávaná elektřina pocházet z obnovitelných zdrojů – např. z fotovoltaiky, větru nebo vodních elektráren. Elektrolýza vody zatím tvoří jen malé procento celkové produkce vodíku, protože je poměrně drahá a závislá na dodávkách „čisté“ elektřiny. Pro dlouhodobě udržitelnou výrobu vodíku je však klíčová.
Vedle toho existují i experimentální technologie výroby vodíku – například rozklad biomasy či organických látek pomocí mikroorganismů (fermentace). I tímto způsobem by mohl vznikat zelený vodík, ale zatím jsou tyto postupy teprve ve fázi výzkumu nebo pilotních projektů.
Vodík se dá využít pro výrobu elektřiny, tepla nebo jako palivo v dopravě. Při jeho spalování vzniká pouze vodní pára, takže můžeme říct, že v této fázi skutečně neprodukuje žádné emise (podobně jako třeba při vytápění tepelným čerpadlem – i to má bezemisní provoz, nicméně k produkci emisí může dojít při výrobě elektřiny, která čerpadlo pohání – to samé platí i pro výrobu vodíku).
Vodík jako palivo se využívá od 19. století – jako součást svítiplynu, který sloužil pro pouliční osvětlení. Ve 20. století se vodíkové palivové články uplatnily například v americkém vesmírném programu Apollo, kde sloužily jako zdroj elektřiny i vody. Tekutý vodík se dodnes používá jako vysoce účinné palivo pro raketové motory, ale coby zdroj pro napájení vnitřních energetických systémů raket už častěji slouží solární energie.
V současnosti se vodík využívá především v těchto oblastech:
Širšímu využití vodíku dosud bránily vysoké náklady na výrobu a skladování, nedostatečná infrastruktura i levnější a snáze dostupná fosilní paliva. S tím, jak se jejich zásoby postupně tenčí, a dodávky jsou navíc ohroženy válečnými konflikty či nestabilitou některých států (zejm. producentů zemního plynu), roste zájem o alternativní a udržitelné zdroje. A tak priorita využívání vodíku, i přes některé jeho nevýhody, začíná stoupat.
Shrneme si tedy silné a slabé stránky využití vodíku:
Vláda přijala v roce 2021 tzv. Vodíkovou strategii ČR (aktualizovanou v červenci 2024), která počítá s rozvojem výroby i spotřeby vodíku do roku 2050. Podporována by měla být zejm. výroba zeleného vodíku a vybudování základní infrastruktury (vodíkové čerpací stanice a technologické linky pro využití vodíku v průmyslu).
V rámci pilotních projektů se testuje využití vodíkového pohonu v městské hromadné dopravě (jak už bylo zmíněno), čistá výroba vodíku v elektrárnách i jeho využití v chemickém průmyslu (např. Orlen Unipetrol, ÚJV Řež, ČEZ).
Alespoň zatím nemá Česko, nejen kvůli chybějící infrastruktuře, ale i nedostatku energie z obnovitelných zdrojů, optimální podmínky pro výrobu vodíku. Proto bude nutné vodík dovážet – zejm. ze zemí severní a severozápadní Evropy (především Německo, Nizozemsko, Dánsko a Norsko). Tyto země investují do větrných elektráren a na moři chystají rozsáhlé elektrolyzéry pro výrobu vodíku. Díky jejich relativní politické i ekonomické stabilitě by měl být dovoz vodíku k nám poměrně spolehlivý a bezpečný. Transport ze vzdálenějších zemí představuje větší ekologickou zátěž kvůli dopravě, a není proto z logiky věci ideální.
Vodík bezpochyby patří mezi technologie, které mohou sehrát důležitou roli při přechodu k nízkoemisní energetice. Jeho potenciál je značný – může nahradit fosilní zdroje v řadě odvětví. Už jen představa aut, která místo výfukových plynů produkují jen vodní páru, je úžasná.
Jenže zatím je to stále spíš jen představa než realita. Širšímu využívání vodíku brání vysoké náklady na výrobu zeleného vodíku, technologická náročnost jeho skladování i přepravy. S otazníkem je i jeho ekonomická efektivita v porovnání jinými zdroji nebo technologiemi, které se dají využívat „napřímo“, jako třeba v případě elektromobilů nebo tepelných čerpadel.
Aby se mohl vodík stát plnohodnotným pilířem udržitelné energetiky, bude potřeba další výzkum a vývoj jeho efektivnějšího zpracování – a zároveň realistické zhodnocení, kde dává využití vodíku smysl a kde by šlo spíše jen o „drbání se pravou rukou za levým uchem“. Tedy o zbytečně komplikované a nákladné řešení, často i se skrytou zátěží pro životní prostředí. Vodík těžko nahradí všechna fosilní paliva, byť to teoreticky vlastně dokáže, ale spíš se stane jedním dílkem v energetické mozaice budoucnosti – jako stabilizační prvek obnovitelné energetiky, náhrada fosilních paliv v těžkém průmyslu a jako ekologické palivo ve veřejné a nákladní dopravě.
Zdroje:
MPO.gov.cz
Oenergetice.cz
Blíží se topná sezóna a úřady chystají kontroly vytápění. Zjistěte, koho se týká povinná revize kotle, co zahrnuje, a proč se vyplatí ji nepodcenit.
Servis kotle před topnou sezónou se vyplatí. Pravidelná kontrola zajistí bezpečný a úsporný provoz, prodlouží životnost zařízení a předejde problémům uprostřed zimy.
