Zelený vodík: Co to je, jak vzniká a proč ho potřebujeme?

Vodík se do terminologie inovátorů a vynálezců vrací už po několikáté. Opět jsou k němu upírány zraky v naději, že přinese řešení klimatické krize, pomůže snížit emise skleníkových plynů a udrží lidstvo v pohybu i standardu, na který si zvyklo. Proč se má právě vodík stát odpovědí na výzvy současné doby? A proč se mu najednou říká zelený?

V diskusi o ekologicky udržitelné budoucnosti není vodík žádným nováčkem. Roky se o něm hovoří zejména v souvislosti s alternativní dopravou a automobily na vodíkový pohon. A co se ještě před pár lety zdálo nemožné, získává jasnější obrysy. Za rozvoj vodíku v automobilovém průmyslu se například zasazuje Vodíkové kolegiumVodíkové kolegium, jež vytvořily automobilky Toyota, Nissan a Honda. Právě japonská Toyota vytvořila první sériově vyráběné auto na vodík. Modelu Mirai se podle výrobce prodalo už přes 10 tisíc kusů. Rozvoji automobilů na vodík by měl pomoci pokles cen tohoto energetického paliva. Odhad odborníků je, že by v následujících deseti letech mohlo zlevnit asi o polovinu.

Tříbarevná škála vodíků

Srdce těch, kteří prosazují nízkouhlíkovou ekonomiku, si vodík získal z prostého důvodu – při jeho spalování nevznikají žádné emise oxidu uhličitého. Budoucnost by měl mít zejména takzvaný zelený vodík, který je vyráběn v obnovitelných zdrojích. Právě podle způsobu výroby jsou vodíku připisovány barvy. Aktuálně se můžete setkat se třemi typy:

• Šedivý vodík se získává z fosilních paliv, respektive zemního plynu jako meziproduktu. S ohledem na svůj původ není považován za zcela čistý zdroj. Výhodou jsou ale nižší výrobní náklady.

• Modrý vodík představuje ekologičtější variantu, ačkoli také on pochází z fosilních paliv. Rozdíl je ale v technologii, kdy se emise oxidu uhličitého zachytávají pomocí CCS (Carbon Capture and Storage).

• Zelený vodík je k životnímu prostředí nejšetrnější, protože vzniká s pomocí obnovitelných zdrojů a při výrobě se neuvolňují skleníkové plyny. Technologie jsou však nákladné, a tak je i cena zeleného vodíku vysoká, což jeho masivnější využití limituje.

Zatím drahý zelený vodík

Zelený vodík se stejně jako jakákoli jiná novinka potýká s porodními bolestmi. Alfou a omegou jsou v tomto případě finance a technologie. O zeleném vodíku se sice v evropských státech hovoří už několik let, chybí ale infrastruktura, díky níž by se mohl vyrábět ve větším množství. Jinými slovy, zelený vodík prozatím není komerčně vyráběn, a aby se to změnilo, nepůjde to bez zásadnějších investic.

Jak ve své zprávě uvádí už zmiňované Vodíkové kolegium, ke snížení nákladů na vodíkové palivo o polovinu bude nutné investovat kolem 70 miliard dolarů. Na první pohled je to velmi vysoká částka, zvlášť pokud si uvědomíme kontext současné pandemické situace a ekonomických dopadů, jež na boj s koronavirem a jeho důsledky padnou. Jenže v energetice se hraje s velkými čísly. Například jen Německo v roce 2019 investovalo do obnovitelných zdrojů energie 30 miliard dolarů.

To, že se o vodík jako pohon začaly seriózně zajímat přední světové automobilky i energetické firmy, celou situaci pozměnilo. Podněty dlouhodobě přicházejí i od technologických firem a Evropské unie. Zcela vážně s ním počítají některé státy, kromě zmíněného Německa třeba také Nizozemsko nebo severské země.

Negativa, tedy nutnost investic do technologií, vyvažují některá významná pozitiva. Tím hlavním je, že lidstvo zná vodík už dlouho – používá se třeba při rafinaci ropy nebo v chemickém průmyslu. Ročně se globálně spotřebuje asi 70 milionů tun vodíku. Protože je vodík již známý a díky moderním technologiím by se mohl ozelenit, aby ani při jeho výrobě nevznikaly emise, mohl by se stát jakýmsi přechodovým mostem k zelené ekonomice. Vodík by tak mohl významně přispět k dekarbonizaci energeticky náročných odvětví, jako jsou třeba zpracovatelský průmysl a nákladní doprava.

Vedle zeleného je ve hře i modrý vodík, alespoň podle některých názorů. „Prosazujeme zelený i modrý vodík, protože pokud spočítáme objemy, které bude nutné během nadcházejících deseti let získat, tak jich pouze se zeleným vodíkem nedosáhneme,“ uvedl v roce 2019 vyslanec pro oblast vodíku na nizozemském ministerstvu hospodářství a klimatické politiky Noé Van Hulst. Některým environmentalistům je ovšem modrý vodík trnem v oku a prosazují pouze vodík zelený. Ani Evropská komise v tomto ohledu nedává rozhřešení – místo barev ji spíš zajímá, jak velkou uhlíkovou stopu konkrétní zdroj energie zanechává. Klíčovou je proto zejména neutralita skleníkových plynů. A pochopitelně i náklady spojené s konkrétním zdrojem.

První kroky k zelenému vodíku

Mezitím, co v nejrůznějších institucích probíhají o zeleném vodíku sáhodlouhé diskuse, někteří se rozhodli jednat. Například dánská společnost GreenLab loni získala dotaci ve výši téměř 11 milionů euro na výstavbu technologie na výrobu a skladování zelené energie. Ve vznikajícím technologickém parku se má mimo jiné vyrábět vodík. Pokud vše půjde dobře, bude to vůbec největší zařízení na výrobu zeleného vodíku ve světě. Jako energetický zdroj poslouží hybridní větrná a fotovoltaická elektrárna. Vodík firma plánuje využít pro komerční dopravu a nabídne ho i zpracovatelskému průmyslu nejen v Dánsku, ale i v dalších zemích. Severská země by se tak mohla stát evropským lídrem ve výrobě zeleného vodíku.

Zelený vodík berou vážně i v Belgii. Zde se chystají využívat pro jeho výrobu přebytky z větrných elektráren. Nejdříve má vzniknout továrna na výrobu vodíku pomocí elektrolýzy poháněné energií z obnovitelných zdrojů. Na projektu pracují hned tři společnosti a výkon zařízení má být 50 MW. V roce 2025 už by však měl vodík vznikat pouze z přebytků větrné energie. Vodík z Belgie se má uplatnit v dopravě nebo ukládání energie, což je jedna z velkých výzev současné energetiky. Jednou z výhod vodíku je totiž možnost jeho dlouhodobého skladování, proto se nabízí jako ekologické a ekonomické řešení uchování přebytků energie na horší časy.

Zelený vodík berou vážně i Australané. Vláda totiž nedávno uvolnila 250 milionů dolarů do projektu na výrobu a vývoz této komodity. Nejdříve vznikne zařízení na výrobu zeleného vodíku pomocí elektrolýzy o výkonu 75 MW. Elektrolyzér je součástí první etapy plánovaných investic a projekt bude později rozšířen, aby produkci až dvacetkrát navýšil. Austrálie tak k sobě strhla celosvětovou pozornost, zvlášť proto, že zelený vodík plánuje především exportovat. „Naše ambice vyvážet zelený vodík si zasloužila celosvětovou pozornost. Má velký potenciál i s ohledem na tvorbu pracovních míst. Odemkne nám další exportní příležitosti na klíčových trzích, podpoří ekonomickou aktivitu v Asii,“ uvedl závěrem minulého roku australský premiér Steven Marshall.

Až klesne cena zeleného vodíku

Investice jsou jedna věc, cena a dostupnost zeleného vodíku věc druhá. Jak už zaznělo na úvod, aby se stal zelený vodík běžnou součástí našich životů třeba jako palivo do aut, musel by zlevnit. Několik studií, například ta od S&P Global Ratings, poukazují na to, že aby se stal zelený vodík konkurenceschopný, náklady na jeho výrobu by musely být poloviční, tedy místo 4 až 5 by měly činit asi 2 až 2,5 dolaru za kilogram.

Aby se tak stalo, musely by se snížit i náklady na výrobu elektřiny ze solárních a větrných elektráren, stejně jako náklady na elektrolýzu. Není to nemožné, ale bude potřeba zkoordinovat řadu procesů, rozumně investovat a rozvíjet moderní technologie. Zmíněná studie S&P Global Ratings zůstává v tomto ohledu optimistická a jako milník, kdy by zlevnění vodíku mohlo nastat, vytyčila rok 2030.

V mezičase by mohl pomoci některými environmentalisty zatracovaný modrý vodík, který je přece jen ekologicky přijatelnější než vodík šedivý. Zvlášť, kdyby narostla podpora pro technologie CCS na zachycování a skladování uhlíku. Pomyslným mostem mezi uhlíkovou a nízkouhlíkovou ekonomikou by se tak nakonec nemusel stát vodík zelený, ale modrý.

Klíčová fakta o zeleném vodíku

Vodík je bezbarvý a lehký plyn bez chuti a zápachu. Využívá se například v průmyslu, energetice a v dopravě. Vodík vzniká jako vedlejší produkt při energetické výrobě. Jako zelený se označuje vodík vyráběný z obnovitelných zdrojů energie. Z vodíku se dá uměle vytvořit metan nebo ekologicky čistý zemní plyn. Přepravovat ho lze například v potrubí.