O vodíku se v souvislosti s modernizací energetiky a strategiemi snižování uhlíkové stopy mluví čím dál častěji. Evropská unie ho vidí jako jeden z důležitých zdrojů, který může částečně nahradit fosilní paliva v průmyslu, pohonné hmoty (zejména v hromadné dopravě) a sloužit dokonce i jako médium pro dlouhodobé ukládání velkých objemů energie.
Jenže aby vodík mohl dokonale zapadnout do udržitelné energetiky, musí se také ekologicky získávat. A to není samozřejmost. Běžně (až v 90 % případů) se totiž vodík vyrábí z fosilních zdrojů. Nejčastěji reakcí metanu s vodní párou (parní reforming zemního plynu), přičemž vedlejším produktem je (nežádoucí) oxid uhličitý.
Méně zatěžující pro klima je, když se v tomto procesu vznikající oxid uhličitý alespoň zachytí a ukládá (pomocí CCS technologie), aby neunikal do ovzduší. Místo šedého vzniká tzv. modrý vodík, ale stále to není ideální.
Nejčistší forma je zelený vodík, který se vyrábí nejčastěji elektrolýzou vody, kde je vedlejším produktem pouze kyslík. Aby byl vzniklý vodík skutečně „zelený“, musí energie potřebná k elektrolýze pocházet z obnovitelných zdrojů. (Zelený vodík se ale dá vyrábět i jinak – vědci experimentují například s rozkladem biomasy.)
Může větší produkce kyslíku způsobit nějaké problémy? Ne. I masivní globální produkce vodíku by jeho koncentraci zvýšila jen o nepatrné miliontiny procenta. Navíc se kyslík při následném využití vodíku znovu spotřebuje (při spalování). Celý proces tedy v podstatě tvoří uzavřený cyklus.
Možnosti výroby zeleného vodíku jsou tak poměrně omezené. Pro klasickou metodu je potřeba poměrně velké množství čisté vody a zároveň, pokud možno, i lokální a dostatečně efektivní výroba elektřiny (typicky z fotovoltaiky).
A tak vědci hledají i jiné způsoby, jak zelený vodík vyrábět. Jedním z nich je „přímá“ výroba ze vzduchu, která může být vhodná i pro oblasti s nedostatkem vodních zdrojů.
Vědci z Čínské akademie věd v Che-feji v loňském roce vyvinuli systém, který dokáže vyrábět vodík ze vzduchu. Přesněji řečeno z vodní páry, která je ve vzduchu přirozeně obsažená – a to i v relativně suchém klimatu s vlhkostí vzduchu do 20 %. Jak?
Proces, který je prezentovaný jako „přímá“ výroba vodíku ze vzduchu, tedy není tak úplně přímý. Je to dvoufázový proces, kdy vodík nevzniká rovnou ze vzduchu, nicméně nepotřebuje dodávat vodu v kapalném stavu a obejde se i bez externího zdroje elektřiny. Vše probíhá v jednom kompaktním zařízení, které může fungovat i v oblasti bez vodních zdrojů a bez infrastruktury.
Výkon zařízení je však zatím velmi malý – ukázková instalace dokázala při vzdušné vlhkosti 40 % vyrobit přibližně 300 ml vodíku za hodinu. To je s ohledem na jeho hustotu jen zhruba 27 miligramů. Přitom konvenční průmyslový elektrolyzér napojený na zdroj vody dokáže vyrobit i 100 kg vodíku za hodinu.
Tento pilotní projekt je zatím skutečně jen ukázkou toho, že je takový postup v praxi vůbec možný. Vývoj však jde dále kupředu, a tak vědci pravděpodobně brzy:
Nicméně nemůžeme očekávat, že nastane zázračný průlom, díky němuž by tato technologie mohla být někdy alespoň zpola tak efektivní jako klasická elektrolýza vody.
Do budoucna ale bude moct alespoň přispět k decentralizaci energetiky a sloužit jako doplňkový nebo záložní zdroj energie v odlehlých místech bez infrastruktury a bez přístupu k vodě (rozvojové země, vědecké výzkumné stanice apod.).
Používání vodíku je jednoznačným přínosem – v řadě odvětví může nahradit fosilní zdroje včetně ropy; slouží i k dlouhodobému ukládání energie a při jeho spalování nevznikají žádné emise oxidu uhličitého.
Podle strategie EU má „čistý“ (tedy obnovitelný nebo nízkouhlíkový) vodík přispět k dekarbonizaci těžko elektrifikovatelných odvětví, jako jsou například ocelářství, chemický průmysl nebo těžká doprava. Evropská komise dokonce v rámci plánu REPowerEU chce do roku 2030 vyprodukovat 10 milionů tun zeleného vodíku přímo v EU a dalších 10 milionů tun dovézt ze zemí mimo Unii.
Jestliže se nechceme spokojit s šedým vodíkem, který klimatické otázky nepomáhá řešit, jen je poněkud odsouvá stranou, potřebujeme hledat způsoby, jak čistý vodík vyrábět efektivně a levně. Zatímco šedý vodík vyjde kolem 37–63 Kč za kg, u zeleného vodíku je to za nejpříznivějších podmínek (kam určitě nepatří výroba vodíku ze vzduchu) 75–150 Kč za kg.
Navíc i cena zemního plynu je stále více ovlivňována emisní politikou (emisní povolenky) a geopolitickými faktory, což může dlouhodobě zdražovat i výrobu dosud relativně levného šedého vodíku.
Má-li se tedy zelený vodík stát plnohodnotnou součástí moderní energetiky, a ne jen trpěnou raritou, musí jeho výroba zlevnit a zefektivnit. Další vývoj v této oblasti můžeme sledovat a doufat, že se to vědcům v dohledné době podaří. Vodík ze vzduchu nás však pravděpodobně nespasí.
Zdroje:
CAS.cn
CBCSD.cz
Hydrogen-central.com
H2-tech.com
Plyn.cz
Strategic-technologies.europa.eu
Dynamický tarif může domácnostem výrazně snížit účty za elektřinu. Nevyplatí se ale každému. Rozhoduje hlavně schopnost flexibilní spotřeby a dostupné technologie.
EU zpřísňuje klimatické cíle: skleníkové plyny mají do roku 2040 klesnout o 90 %. Jak to ovlivní energetiku, české domácnosti i budoucnost bydlení?
