Vodíková budoucnost má stále mnoho otazníků. Problémem je produkce elektřiny

V době, kdy se hodně mluví o ekologii a o následcích spalování paliv, je jistě na místě zamyslet se nad tím, jak se dá situace řešit jinak. Jedním z prvních nápadů, které většině lidí vytanou na mysl, jsou samozřejmě elektroauta, ale není to zdaleka jediná varianta. Řešením by mohl být také vodík. Ten podle mnohých vědců představuje ideální pohon ekologické budoucnosti, jelikož jediným vedlejším produktem jeho spalování je vodní pára. Řada skeptiků v něm ale vidí rizika, která se možná nikdy nepodaří překonat. Nebo ano?

Nástup vodíku do světa nejen automobilů se ve skutečnosti předvídal již mnohokrát. A i když se o něm hovořilo v superlativech a s velikou nadějí, dodnes nedokáže konkurovat klasickým lithiovým bateriím napájeným z elektrické sítě. Za nízkou popularitu může nutnost vyrábět samotný plyn, což nezbytně vyžaduje nějakou energii. V podstatě tedy platí, že nejprve potřebujete elektřinu, abyste vodík vůbec dostali do motoru – což se mnohým logicky jeví jako zcela zbytečný a složitý krok.

Vodíku nevěří řada lidí, včetně vizionáře Elona Muska, podle nějž jsou vodíkové baterie prostě k ničemu. Jiní ale tvrdí, že ekologická energetika by nás v budoucnu skutečně mohla dovést až k tomu, že by se vodík stal masově rozšířeným palivem.

Prvek, který udivuje

Vodík představuje nejrozšířenější a zároveň nejlehčí prvek ve vesmíru. Je využitelný během řady chemických procesů, ale také se využívá jako pohonná látka v kosmonautice. Jeho přibližná roční spotřeba na celém světě se může pohybovat až okolo 70 milionů tun. 

Poptávka se od roku 1975 v podstatě ztrojnásobila. Pořád je však vodíku dostatek, a to zejména díky metodě tzv. reformování parním metanem, kdy se na vodík obvykle přeměňuje zemní plyn. Tento proces má však velmi daleko k jakémukoliv ekologickému přístupu, a proto nemá do budoucna příliš velký potenciál – do ovzduší se při něm uvolňuje asi 830 milionů tun oxidu uhličitého ročně, což skutečně není ani trochu zanedbatelné číslo.

Tento způsob produkce samozřejmě znamená zásadní problém při uvažování o vodíku jako ekologickém palivu budoucnosti. Pro vodíkovou energii by také musela vzniknout infrastruktura, což by samozřejmě bylo extrémně finančně i časově náročné. Přesto má vodík výhodu, kterou mu stěží může jakýkoliv jiný zdroj vzít – jeho jediným odpadním produktem při spalování je obyčejná vodní pára.

Jak to funguje?

V ideálním případě by to mohlo fungovat tak, že některá z ekologicky šetrných elektráren vyrobí elektřinu. Takto vyrobená energie následně pohání elektrolýzu, při které dochází ke štěpení vody na vodík a kyslík. Kyslík se může zcela neškodně vypustit do ovzduší, zato vodík se uskladní do tzv. palivového článku, který lze následně připojit třeba právě k automobilu. Následně se z vodíku získává energie obrácením elektrolýzy: Plyn se mísí s kyslíkem, tato reakce produkuje elektrický proud a odpadní látku představuje voda.

Problém technologie tkví ale v tom, že prvotní získání energie pro provedení elektrolýzy není dostatečně spolehlivé. Ekologické zdroje, tedy větrné, či sluneční elektrárny, jsou ovlivňovány jevy, nad kterými nemáme žádnou kontrolu. Zatím totiž nedokážeme efektivně uskladnit energii z větrných a slunečných dnů, a naopak se nedaří vykrýt deficit ze špatných dnů. Stabilní produkce jaderných elektráren je pak pro řadu ekologicky smýšlejících lidí stále nepřijatelná a bezpečnostně problematická.

Na novou technologii nejsou kapacity 

Problém však spočívá i v případném masovém přechodu na nový pohon. Neexistují kapacity, které by ze dne na den zajistily ohromné množství elektřiny k výrobě vodíku. Zejména v USA se v řadě státu potýkají už dnes s tím, že se energetická síť ocitá na pokraji kolapsu i kvůli běžným činnostem.

Aby se mohlo vyrábění vodíku rozjet naplno a v masivním měřítku, bylo by nutné na maximum využít již dnes existující kapacity. Například vodní elektrárny by přes noc neomezovaly produkci, ale jejich přebytky by mohly pomáhat k výrobě vodíku. Výhodou ale je, že se vodík daleko snadněji ukládá a oproti lithiovým bateriím má nespočet výhod. V palivových článcích se totiž plyn stlačí 700 bary, a dokáže se tak na velmi malém prostoru zkoncentrovat skutečně ohromné množství paliva.

Baterie odrazují svou hmotností

I při dnešních technologiích platí, že stlačený vodík o hmotnosti pouhých 4 kg se vyrovná více než 15 litrům benzinu a jeho dobíjení je otázkou 3–5 minut. Oproti tomu baterie vozu Tesla Model 3 váží 480 kg, dojede na vzdálenost 354 km a k plnému nabití potřebuje zhruba šest hodin.

Nabíjení se dá sice poměrně snadno řešit přes noc, ale hmotnost baterií komplikuje jejich nasazení mimo osobní automobily. Třeba taková baterie pro bagr by musela vážit zhruba 5 tun, a to samé by platilo také třeba pro autobusy. Proto se vodík stále zdá jako potenciálně nejen ekologičtější, ale také efektivnější varianta. K tomu je pak třeba připočíst i to, že lithium je stále omezeným prvkem, který se nachází jen na několika místech na světe.

Pro řadu skeptiků je problémem i bezpečnost vodíkových článků. Jako nechvalně známý případ vždy uvádějí vzducholoď Hindenburg, která byla poháněna právě vodíkem. Od této tragédie však uplynulo víc než osmdesát let a v současné době je vodíkový článek v autě bezpečnostně srovnatelný s nádrží benzinu. Ve vodíkových automobilech se také nachází řada bezpečnostních čidel a nádrže, v nichž se plyn skladuje, jsou velmi pečlivě testovány.

Čína chce být první

Velmi hlasitě je vodíkový průmysl podporován v Číně. O jeho výhodách velmi zaníceně hovořil někdejší čínský ministr pro vědu a technologii Wan Kang. Podle něj pomohou asijské velmoci tuto technologii zefektivnit, aplikovat v průmyslu a přispět k čistějšímu ovzduší. Čína proto vodíkovou revoluci podporuje a investuje do vývoje vozidel i dobíjecích stanic. Koneckonců na vodíkovou budoucnost vsadilo také Japonsko. Již v roce 2019 zde fungovalo 109 vodíkových čerpacích stanic, které sloužily 3 400 vozidel poháněných palivovými články.

Jak je na tom Česko?

Být bez emisí je aktuálně trendy skoro po celé Evropě, ale Česko je v tomto směru zatím hodně zdrženlivé. K listopadu 2019 u nás fungovalo zhruba 400 dobíjecích stanic pro elektromobily, zatímco v Německu jich existovalo přes 20 tisíc. Teprve v roce 2020 vznikla v České republice první, a veřejnost k ní navíc neměla přístup. Bez čerpacích stanic je u nás nereálně provozovat vodíkové auto, takže ani prodej nových modelů není možný. Počítá se, že vodíková revoluce by u nás mohla postupovat hodně pomalu. Podle předběžných studií by u nás v roce 2030 mohlo jezdit 60–90 tisíc aut s vodíkovými články.

ZDROJ: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-are-the-pros-and-cons-of-hydrogen-fuel-cells

ZDROJ obrázku: Pexels

Napiš komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *