Obnovitelný vodík bude hrát ústřední roli při dekarbonizaci globálního energetického systému, který vyžaduje velké množství vodíku z obnovitelné energie. Pro usnadnění růstu trhu Německo loni v červnu zveřejnilo svou Národní vodíkovou strategii a Evropská unie ji v červenci následovala svou Evropskou vodíkovou strategií. Oba dokumenty nastiňují vizi budoucí vodíkové ekonomiky i konkrétní další kroky na podporu nabídky a poptávky.
Projekt Čínsko-německý projekt energetické transformace, zadaný BMWi, implementovaný GIZ, dena a Agora Energiewende, usiluje o další spolupráci mezi tvůrci politik a děkuje Německu a Číně při implementaci přechodu na nízkouhlíkovou energetiku. Jedním z cílů projektu je prozkoumat potenciální využití vodíku v čínské energetické transformaci, protože uhlíková neutralita do roku 2060 bude vyžadovat zvýšené používání vodíku k dekarbonizaci několika těžko snižitelných sektorů ekonomiky, jako je průmyslové teplo, hnojiva. , letecká, lodní a jiná těžká nákladní doprava.
Německá energetická agentura (dena) vede pracovní skupinu pro vodík projektu EnTrans a je pověřena Spolkovým ministerstvem hospodářství a energetiky koordinací implementace Národní vodíkové strategie. Kilian Crone, vedoucí týmu pro mezinárodní trhy Hydrogen ve společnosti dena, hovoří o potenciálu vodíku pro energetickou transformaci, implementaci německé národní vodíkové strategie, globálních důsledcích, prvních získaných poznatcích a příležitostech pro spolupráci s Čínou.
Otázka 1: Proč je vodík důležitý pro energetickou transformaci a proč se v posledních letech dostal do centra pozornosti tvůrců politik?
Vodík je klíčovou složkou plně klimaticky neutrálního energetického systému spolu s expanzí obnovitelné energie a elektrifikace. Bez vodíku by bylo obtížné dosáhnout nulových čistých emisí: některé formy dopravy, například letectví, lodní doprava a těžká nákladní doprava, nemohou být elektrifikovány a některé průmyslové procesy nemohou využívat elektřinu přímo a potřebují vodík jako surovinu nebo pro vysokoteplotní aplikace.
Energetická účinnost a obnovitelná elektřina jsou předpokladem transformace. Protože obnovitelná energie již zajišťuje většinu německé elektřiny a Německo pokročilo v elektrifikaci dopravy a průmyslu, je obnovitelný vodík dalším logickým krokem k dosažení uhlíkové neutrality. Za těchto podmínek nabízí obnovitelný vodík další způsob dopravy, skladování a obchodu s obnovitelnými zdroji elektřiny; zpřístupňuje místní potenciál globálně.
Q2: Implementace německé národní vodíkové strategie právě začíná. Jaké jsou další kroky a jak chce německá vláda nastartovat vodíkovou ekonomiku?
Německo plánuje vytvořit regulační podmínky pro tržní náběh vodíkových technologií, tedy umožnit domácí trhy pro výrobu, použití a přepravu vodíku. Důraz je kladen na ta odvětví, která jsou již blízko ekonomické životaschopnosti nebo která nemohou být dekarbonizována jiným způsobem, jako jsou průmyslová a dopravní odvětví uvedená výše.
K zajištění a utváření budoucích národních dodávek vodíku z obnovitelných zdrojů energie a jejích navazujících produktů předpokládá německá vodíková strategie 5 GW kapacity elektrolyzéru do roku 2030 a 10 GW do roku 2040 v Německu. Kromě domácího výrobního potenciálu je nutné najít spolehlivé mezinárodní partnery – se zaměřením na EU – pro výrobu a přepravu vodíku a navázání vhodných struktur spolupráce a dovozu. Přechodně bude vytvořen evropský trh pro uhlíkově neutrální vodík, což urychlí nástup vodíkových technologií na trhu na straně aplikací.
Nízkouhlíkový vodík se bude používat všude tam, kde konverze na elektrifikované procesy není proveditelná. To platí pro určitá průmyslová odvětví, která lze jen těžko utlumit, a také pro některé aplikace v dopravě a vytápění. Poptávka po vodíku pro průmyslové procesy je v Německu již značná a činí asi 55 TWh, což je v současnosti zásobováno vodíkem vyráběným parním reformováním metanem. Pokud by se navíc při výrobě oceli využíval vodík pro přímou redukci, poptávka v Německu by do roku 80 vzrostla o dalších 2050 TWh. Poptávka se bude nadále zvyšovat díky novým aplikacím, například v těžké dopravě, letectví a lodní dopravě. Německo má již druhý nejvyšší počet čerpacích stanic H2 na světě, v současné době se vyjednává o zavedení kvóty PtL a na několika trasách již jezdí první vodíkové vlaky.
Q3: Na která odvětví se vodíková strategie zaměřuje? Kde vidíte největší potenciál pro využití vodíku v boji proti změně klimatu?
Německá vodíková strategie počítá s širokou škálou možných aplikací pro nízkouhlíkový vodík. Důraz je kladen na použití v oblasti sektorového propojení a transformace průmyslu, ale německá vláda také podporuje budoucí oblasti použití v dopravě jako alternativu k bateriovým vozidlům v těžké nákladní dopravě po silnici a železnici. Konečně se může stát užitečným na německém trhu s vytápěním, například přeměnit stávající topné systémy v soukromých obytných budovách ze zemního plynu na technologii palivových článků, protože již existuje rozvinutá síť zemního plynu, kterou lze přeměnit.
Ve společnosti dena vidíme největší potenciál pro obnovitelný vodík v průmyslu, dalších těžko dekarbonizovaných sektorech, jako je letectví a námořní doprava, a jako surovina pro chemické procesy. V těchto případech neexistuje žádná alternativa k použití vodíku.
Q4: Nízkouhlíkový vodík bude pravděpodobně obchodován na mezinárodní úrovni. Jak lze tento trh rozvíjet a jaká pravidla jsou v současnosti zvažována s ohledem na certifikaci?
Aby se mezinárodní obchod objevil, musí být obojí: žádoucí i proveditelné. Obchodování s vodíkem se stane atraktivním, když budou náklady na obchodování nízké a infrastruktura zavedena, když bude jednotný názor na to, co definuje jeho nízkouhlíkovou vlastnost, a rozdíly ve výrobních nákladech budou dostatečně vysoké. Celosvětový trh pak sníží ceny a umožní širší využití vodíku, ať už vyrobeného z obnovitelných zdrojů nebo na bázi fosilních paliv.
Předpokladem fungování trhu je společný standard, dokumentace a certifikace nízkouhlíkové vlastnosti vodíku. Takový standard je nezbytný jako měřítko pro výrobce a kupující. Na jedné straně umožňuje vodík jako dlouhodobě fungující komoditní trh. Na druhé straně zajišťuje udržitelnost. Musí existovat spolehlivé způsoby, jak zajistit, aby se obchodovaný vodík skutečně vyráběl udržitelným způsobem. To zahrnuje dopad emisí skleníkových plynů, ale také další environmentální a sociální problémy, jako je využití vody pro elektrolýzu v místech nedostatku vody. Evropská unie v současné době mimo jiné připravuje certifikační schéma pro vodík, které tyto otázky zohledňuje a které nabídne pokyny, které technologie výroby vodíku budou považovány za nízkouhlíkové. To bude mít celosvětový signální efekt.
Q5: Vodíková strategie považuje obnovitelný vodík za dlouhodobě nejudržitelnější. Jaká opatření přijímají Německo a EU na podporu konkurenceschopnosti obnovitelného vodíku?
Hlavními hybateli cen obnovitelného vodíku jsou investiční náklady na elektrolyzéry a obnovitelné elektrárny. Očekává se, že ceny obou produktů budou nadále výrazně klesat s úsporami z rozsahu, což povede k dlouhodobým projekcím cen vodíku ve výši 2 EUR/kg a méně v místech s vynikajícími větrnými a slunečními podmínkami. Zatímco nákladová parita s fosilními palivy může zůstat i tehdy náročná, cenová parita pro kupujícího je v kombinaci s ambiciózními cenami uhlíku na dosah.
Regulační opatření jsou důležitá pro zvýšení poptávky po obnovitelném vodíku: Ceny uhlíku a cíle snižování emisí činí používání obnovitelného vodíku stále atraktivnějším v porovnání s procesy s vysokými emisemi. Evropská komise plánuje aktivní roli soukromého sektoru při podpoře růstu trhu prostřednictvím rostoucí poptávky po nízkouhlíkovém vodíku. Způsobilost obnovitelných paliv nebiologického původu pro cíle snížení emisí podle směrnice o obnovitelné energii II vytváří aktivní pobídky pro zvýšenou poptávku. V Německu se v současnosti také diskutuje o kvótě pro produkty typu power-to-liquid v leteckém sektoru. Navíc i opatření, jako je plánovaný mechanismus úpravy uhlíkových hranic nebo změněná pravidla v systému obchodování s emisemi, dále zvýší poptávku po klimaticky neutrálních nosičích energie.
Q4: Jaké jsou důsledky německých zkušeností pro plánovanou čínskou vodíkovou strategii a jak mohou obě země spolupracovat, například na standardech, které zajistí, že vodík z obnovitelných zdrojů bude možné volně obchodovat a investovat do něj?
Čína si stanovila ambiciózní cíle v oblasti klimatu a kromě rozšíření výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů a elektrifikace bude potřebovat velké množství obnovitelného nebo nízkouhlíkového vodíku, aby dekarbonizovala své průmyslové procesy a těžko elektrifikovatelná odvětví. Stejně jako v evropském a německém případě bude zásadní rozvoj uhlíkově neutrální vodíkové ekonomiky.
Čínská vodíková strategie by mohla pomoci nastartovat globální vodíkovou ekonomiku a povzbudit vstup většího počtu podniků a zúčastněných stran ve výzkumu a vývoji, aby posunuli technologii vpřed. Německá a evropská vodíková strategie jsou samy o sobě stále velmi nové, takže je příliš brzy na závěry. Nicméně již dnes je zřejmé, že dynamika vodíku se s implementací regulačních opatření zvýšila.
Čína i Německo budou mít prospěch ze spolupráce na vytvoření obnovitelné vodíkové ekonomiky a ze vzájemného učení, protože výzvy jsou v obou zemích dost podobné. Čína má mnohem větší potenciál pro výrobu obnovitelné energie, ale zpřístupnění uhlíkově neutrálního, ideálně obnovitelného vodíku v dostatečném množství, je stále velkou výzvou. Výměna zkušeností ve výzkumu a vývoji by podpořila rozvoj průmyslu. Spolupráce ve výzkumu v široké škále oborů umožňuje rozvíjet témata z různých úhlů pohledu.
Kromě toho bychom měli posílit výměnu informací mezi zeměmi o technické normalizaci v otázkách bezpečnosti, kvality a dopravy. Společné normy by usnadnily celosvětový obchod s produkty a zejména s technickým vybavením.
A konečně, Německo i Čína mohou profitovat z rozvoje technologie elektrolyzérů a úspor z rozsahu. Stejně jako rozvoj obnovitelných zdrojů v Evropě a Číně snížil náklady na tyto výrobní technologie pod úroveň jakéhokoli jiného zdroje energie, velká poptávka po vodíkových technologiích výrazně sníží ceny elektrolyzérů. Učinit konkurenceschopnost obnovitelného vodíku je pravděpodobně nejlepším možným výsledkem naší budoucí spolupráce.
Další čtení:
- Studie Global Alliance Power Fuels a LUT-University na téma „Powerfuels in a Renewable Energy World“ poskytuje scénáře pro budoucí objemy výroby, ceny a obchod.
- Německá národní vodíková strategie (v čínštině) nastiňuje německé plány na nastartování vodíkové ekonomiky.
- Vlajková zpráva IEA „Net Zero do roku 2050“ obsahuje různé scénáře s důležitou rolí vodíku v globálním energetickém systému.
- Studie Postupimského institutu pro výzkum dopadu klimatu ukazuje potenciál a rizika používání vodíku pro dosažení klimatické neutrality, včetně hodnocení hodnoty používání vodíku v různých odvětvích: „Potenciál a rizika e-paliv na bázi vodíku při zmírňování změny klimatu“
- Mezinárodní agentura pro obnovitelnou energii IRENA poskytuje technologický výhled na „Vodík z obnovitelné energie“ a také zprávu o očekávaném „snížení nákladů na zelený vodík“
- The Hydrogen Council, platforma vedená obchodní činností, poskytuje zprávu o vývoji globálního trhu s vodíkem a také studii o vývoji cen vodíku.
Kilian Crone vede tým pro mezinárodní trhy s vodíkem v Německé energetické agentuře dena. Koordinuje také práci Global Alliance Powerfuels, průmyslově podporované iniciativy založené v roce 2018 na podporu rozvoje trhu s nosiči energie na bázi elektřiny na mezinárodní úrovni. Vzděláním ekonom pracuje ve společnosti dena od roku 2016. Napsal a přispěl k několika analýzám a studiím o vodíku a pohonných hmotách v rozměrech regulačního a energetického systému.
