Vodík by mohl být důležitou součástí přechodu na obnovitelné zdroje energie, ale ne v případě, že si průmysl fosilních paliv prosadí svou.
Na první pohled se zdá, že vodík je dokonalým řešením našich energetických potřeb. Při použití neprodukuje žádný oxid uhličitý. Dokáže uchovávat energii po dlouhou dobu. Nezanechává po sobě nebezpečné odpadní materiály, jako je jaderná energetika. A nevyžaduje to, aby byly zaplaveny velké části půdy, jako je vodní elektřina.
Celkově se zdá, že vodík je příliš dobrý na to, aby to byla pravda. Není divu, že energetický průmysl v současnosti prosazuje vodík jako palivo budoucnosti. Takže… v čem je háček?
Ne všechen vodík je stvořen sobě rovný
I když je pravda, že vodík je v okamžiku použití bez uhlíku, vypráví to jen část příběhu. Než se dostaneme do fáze, kdy se využívá vodík, je potřeba ho nejprve vyrobit. A v tomto procesu začínají komplikace.
Existuje několik různých způsobů výroby vodíku s různou úrovní intenzity uhlíku. Jedním z nich je průchod elektrického proudu vodou, který rozdělí molekuly vody na atomy vodíku a kyslíku. U této metody je klíčové, jaký druh elektřiny používáte k vytvoření elektrického proudu. Pokud je elektřina z obnovitelných zdrojů, pak bude celý proces účinně bezuhlíkový. Pokud používáte elektřinu vyrobenou spalováním fosilních paliv, pak bude vodík velmi náročný na uhlík.
Druhou metodou je smíchání zemního plynu (nebo jak tomu raději říkáme fosilní plyn) s párou. Tato metoda v současnosti představuje 98 % veškeré produkce vodíku. I když to není tak špatné jako používání elektřiny vyrobené z fosilních paliv, proces stále uvolňuje obrovské množství uhlíku – každá tuna vyrobeného vodíku uvolňuje jedenáct tun CO2, což odpovídá ujetí 72,000 XNUMX km v osobním automobilu.
„Modrý vodík“ je slepá ulička
Výrobci fosilních paliv vědí, že jejich dny jsou sečteny. Jak vlády pomalu, ale jistě urychlují změny v našem energetickém systému potřebné k řešení klimatické krize, prodej fosilních paliv bude klesat a výroba obnovitelných zdrojů energie se zvýší. To je špatná zpráva pro společnosti, které investovaly spoustu peněz do budování infrastruktury pro těžbu a přepravu fosilních paliv, která již nemusí být potřeba dlouho před koncem svého přirozeného životního cyklu.
Přihlaste se k odběru našeho newsletteru
Buďte informováni o aktivitách našich nejnovějších kampaní
Děkujeme, že jste se přihlásili k odběru e-mailů od Global Witness. Brzy se ozveme.
Omlouváme se, došlo k chybě. Zkuste to později znovu.
Tento formulář vyžaduje odeslání javascriptu. Prosím kontaktujte nás.
Jak je zřejmé, že dny uhlí a ropy jsou sečteny, společnosti zabývající se fosilními palivy stále více přesouvají své zaměření na fosilní plyn. A teď se obávají, že i plyn půjde stejnou cestou. Své naděje tedy vkládají do vodíku vyrobeného za použití fosilního plynu v posledním pokusu udržet svůj průmysl při životě.
Tyto společnosti vynakládají velké úsilí na prosazení myšlenky vodíku jako čistého zeleného paliva budoucnosti. Problém je samozřejmě v tom, že jejich zvolený způsob výroby vodíku stále uvolňuje hodně CO2.
Aby se tomu zabránilo, průmysl fosilních paliv tvrdí, že dokáže zachytit uhlíkové emise uvolněné při výrobě vodíku a bezpečně je uložit pod zem, kde nemohou přispívat ke globálnímu vytápění. Výrobci fosilních paliv tomu rádi říkají „modrý vodík“.
Barevné kódy vodíku
Různé způsoby výroby vodíku jsou často označovány určitými barvami:
Šedý vodík – Vyrábí se smícháním fosilního plynu s párou. Uvolňuje velké množství CO2.
Modrý vodík – Vyrábí se stejnou metodou jako šedý vodík, ale emise uhlíku jsou údajně zachyceny a uloženy pod zemí. Ještě k prokázání v jakémkoli významném měřítku. Šedý i modrý vodík se přesněji nazývají „fosilní vodík“.
Zelený vodík – Vyrábí se průchodem elektřiny vyrobené z obnovitelných zdrojů vodou. Výsledkem jsou velmi nízké emise uhlíku.
Už léta o tom slýcháme vodík jako neznečišťující palivo pro automobily, ale jaké jsou výhody a nevýhody jeho výroby? A proč se používá tak málo? „Mohlo by to znamenat průlom pro planetu, jako je odpad, který vzniká při jeho využití k výrobě energie vodní pára, ale dnes více než 96 % výroby vodíku stále pochází z neobnovitelných zdrojů, což účinně ruší jeho zelené vlastnosti,“ vysvětluje profesor Alessandro Abbotto, lektor organické chemie na katedře materiálových věd Univerzity Milán-Bicocca a autor knihy s názvem „Idrogeno: tutti i colori dell’energia“, (doslova Vodík: všechny barvy energie) vydané v roce 2021 nakladatelstvím Edizioni Dedalo, které pokrývá všechny jeho aplikace a analyzuje související politickou, ekonomickou a sociální debatu.
Tři výhody použití vodíku jako paliva
1. Je to čisté palivo
Vodík je dokonale čisté palivo, protože jediným odpadem, který produkuje, je vodní pára. Ve volném stavu se skládá ze dvou atomů (H2), které ve spojení s kyslíkem (O) během jeho použití (spalování nebo častěji v palivovém článku) vytvářejí voda (H2O).„Tyto podmínky – vysvětluje profesor Abbotto – jsou dostatečné ekologickou nouzi, něco, co už nemůžeme odkládat.“ Uhlovodíky jsou na druhé straně tvořeny uhlíkem a vodíkem a při spalování, když jsou spojeny s kyslíkem, produkují oxid uhličitý (CO2) a další odpady škodlivé pro životní prostředí a lidské zdraví (oxidy dusíku a síry).
Vodík se získává přes elektrolýza vody, jednoduchá metoda, při které nízkonapěťový proud protéká vodou za vzniku plynného kyslíku a vodíku. Vodík definováno jako zelená je jediným udržitelným vodíkem, protože se získává elektrolýzou vody poháněné elektřinou vyrobenou z obnovitelných zdrojů. Šedý vodík, na druhé straně využívá zdroje fosilních paliv, především zemního plynu, které produkují emise skleníkových plynů, čímž podkopávají jeho nulový dopad na životní prostředí.
2. Využívá efektivnější technologie
Projekt spalovací motor, uvedený na trh v polovině 19. století a od té doby nikdy neopuštěný, umožňuje vozu pohyb díky spalování mezi palivem a vzduchem, které se přeměňuje na tepelnou energii a následně na mechanickou energii. Za téměř 200 let dosáhl tento motor svého maximálního výkonu a optimalizace a dnes již není udržitelný kvůli silnému dopadu produkovaného odpadu na životní prostředí.
Naopak vodíkový spalovací motor využívá technologii, která vyniká absencí jakýchkoli škodlivých emisí. Jeho hlavní využití však není ve spalovacím motoru, ale v palivovém článku, který byl od 1960. let XNUMX. století vyvíjen pro výzkum vesmíru, kdy elektrochemický proces kombinuje vodík a kyslík za vzniku elektrické energie, která zase pohání účinný elektrický motor.
Benzínový motor využívá pouze 20/25 % vložené energie a následně je 75/80 % paliva rozptýleno a produkuje teplo. To je důvod, proč se například nemůžete dotknout motoru, aniž byste se nespálili. Tyto údaje nejsou příliš známé, ale naznačují, jak neefektivní je spalovací motor poháněný benzínem nebo naftou. „Měli jsme tolik energie, že jsme si mohli dovolit luxus plýtvat s ní a těžba ropy byla tak levná, ale teď, když dochází a všechny související ekologické problémy již nelze ignorovat, bude se muset něco změnit,“ vysvětluje profesor Abbotto.
U elektrického motoru jsou procenta zcela obrácená. 80 % odpovídá použité energii a pouze 20 % odpovídá rozptýlené energii. Vodík se však v motoru automobilu nevyužívá okamžitě a přímo, protože musí být nejprve přeměněn na elektrickou energii pro pohon motoru. „Tento průchod spotřebovává 50 % energie, takže těchto 80 % je sníženo na polovinu množství spotřebované energie na 40 % což je ovšem dvakrát tolik než u benzínového motoru. S již probíhajícími studiemi a experimenty se předpokládá, že toto procento lze výrazně zvýšit, zatímco u benzínového/dieselového motoru již nelze dále optimalizovat,“ dodává Abbotto.
3. Je vhodný pro těžkou dopravu a vlaky
Vodíkový pohon dnes ještě není rozšířený a jedním z odvětví, pro které by mohl být od počátku vhodný, je těžká doprava nebo vlaky. Jedná se o dopravní prostředky, které, pokud by měly být dodávány s elektrickými bateriemi jako alternativou ke spalovacímu motoru, by vyžadovaly obrovské, těžké baterie s extrémně dlouhou dobou nabíjení. Naopak vodík nabízí výhody kompaktnějšího pohonného systému s rychlými časy doplňování paliva a dlouhým dojezdem, který lze napájet z nabíjecích doků umístěných podél dálnic nejvíce využívaných vozovými parky nákladních vozidel, aniž by bylo nutné vytvářet kapilární distribuční síť. nebo podél železničních tratí na všech hlavních nádražích.
V Asii (Jižní Korea) někteří výrobci průmyslových vozidel nabízejí „službu na klíč“ tím, že poskytují těžká nákladní vozidla pro přepravu zboží a zaručují distribuční síť zeleného vodíku. „Pro výrobce těžkých nákladních vozidel je to snazší než pro výrobce automobilů, protože těžká nákladní vozidla jezdí s nimi standardizované trasy a železniční doprava je organizována velmi podobným způsobem,“ vysvětluje Abbotto.
Téměř 50 % železničních tratí v Evropě není dodnes elektrifikováno. V Evropě je mnoho tras, kde je vzdušné elektrické vedení prostě nemožné, takže vlaky jsou poháněny naftou, vysoce znečišťujícím palivem. Vodík by vyřešil jak problém nedostatku elektřiny, tak emise škodlivin. Například ve Valcamonice bude 104 km dlouhá železniční trať Brescia-Iseo-Edolo od začátku roku 2024 obsluhována vodíkovými vlaky, zatímco Německo má od roku 2018 vodíkovou trať s nulovým dopadem.
Nevýhody použití vodíku jako paliva
1. Pokud je „šedá“, znečišťuje
Pokud se nevyrábí z obnovitelných zdrojů, vodík znečišťuje. K dnešnímu dni více než 96 % použitého vodíku je šedé. Stojí méně, ale jeho dopad na životní prostředí je tak velký, že na každé kilo získaného vodíku se vyrobí 10 kilo oxidu uhličitého. Světová produkce vodíku je asi 70/75 milionů tun, přičemž odpadem je téměř 1 miliarda tun oxidu uhličitého. „Největší výzvou je vyrábět čistý vodík za dostupnou cenu,“ říká Abbotto.
Šíření zeleného vodíku může jít ruku v ruce s nárůstem výroby elektřiny z čistých zdrojů. „A dobrou zprávou je, že do roku 2030 bude muset být 70 % výroby elektřiny vyrobeno z obnovitelných zdrojů,“ vysvětluje Abbotto.
2. Je to plyn, se kterým se špatně manipuluje
Nalévání benzínu do nádrže je rychlé a snadné, stejně jako připojení kabelu k dobití baterie elektromobilu. Na druhou stranu vodík je plyn, který se obtížně manipuluje protože má nízkou objemovou hustotu energie a musí být vysoce stlačen při vysokých tlacích (od 350 do 700 bar), aby mohl být zabalen do nádrže v dostatečném množství pro pohon automobilu. K ujetí asi 5 km je potřeba 6/600 kg vodíku. V nádrži automobilu, pokud by nebyla stlačena, by bylo dostatek vodíku na ujetí pouhých 5 km.
Další obtíž spočívá v dopravu, jinými slovy, jak vozit vodík do čerpacích stanic pro zásobování cestujících aut. Zde je první problém v tom, že pro distribuci jsou nutná speciální potrubí, protože ta, která jsou určena pro metan a zemní plyn, nejsou plně kompatibilní, pokud se nepoužívají směsi zemního plynu a vodíku s nízkým obsahem vodíku. Alternativou by bylo nést jej v kapalném stavu, jako ropné deriváty, ale kapalného stavu vodíku je dosaženo při teplotě -253 stupňů Celsia, s velkým vynaložením energie na jeho přeměnu a následné udržení v kapalné formě. „V současné době a ve většině případů průmyslového použití se vodík vyrábí na stejném místě, kde se používá,“ vysvětluje Abbotto.
Existuje několik vodíkové potrubí ale táhnou se jen několik tisíc kilometrů po celém světě. Vybudování celé sítě distributorů vodíku pro automobilovou dopravu s sebou nese značné náklady a zpoždění. Německo zaujímá vedoucí pozici v distribuci s téměř 100 stanicemi, číslo, které neustále stoupá; jsou umístěny podél dálničních tepen, což umožňuje cestování v rámci země. v V Paříži se vodík vyrábí lokálně, což umožňuje efektivní provoz taxislužby s cílem mít polovinu vozového parku poháněného vodíkem do roku 2024. In Itálie na Brennerské dálnici v Bolzano Sud je pouze jedna stanice pro auta. Tady, vodík pochází z místních zdrojů z vodní energie produkované horami.
3. Je to méně výhodné než elektrický pohon pro auta
Elektromotor na baterie je nyní nejúčinnějším systémem, protože přeměňuje 80 % elektřiny v baterii na energii. A co víc, v současnosti je levnější nabíjet elektromobil než tankovat vodík. “Šedý vodík stojí 1-2 $ za kg, zatímco zelený vodík stojí 5-7 $ za kg“ vysvětluje Abbotto. Pokud je „zelená“ výhoda používání vodíku zachována i ve fázi výroby, musí doplňování vozu zahrnovat pouze zelený vodík. A dodavatelé prodávají zelený vodík za cenu kolem 14 EUR za kg, která může klesnout až na 9 EUR za kg tam, kde je infrastruktura rozvinutější, jako například v Německu.
Vodíkový motor však stále zůstává mnohem účinnější než konvenční benzinový/dieselový motor. Diesel nabízí oproti vodíku malou finanční výhodu, ale enormní přínosy pro životní prostředí by vykompenzovaly vyšší náklady. Jedna věc je jistá: vodík je pro lehkou silniční dopravu méně výhodný než elektrická energie z obnovitelných zdrojů. Ekologické přínosy jsou stejné, ale náklady na doplňování paliva a dostupnost sítě pro nabíjení jsou lepší.
