Větrné turbíny a solární panely vyspěly natolik, že se ve spoustě zemí stávají nejlevnějším zdrojem energie. Navzdory tomu uhlí, plyn a ropa stále tvoří 60 procent mixu surovin pro výrobu elektřiny. V této dekádě se však situace změní. Právě energetika bude akcelerovat transformaci ekonomik směrem k zelené energii, což povede státy k posílení přenosové soustavy a odstartuje éru dekarbonizace dopravy i průmyslu. A v kontextu obou zmíněných odvětví se začíná často skloňovat i slovo vodík. Tomu totiž řada lidí přisuzuje roli jakéhosi švýcarského nože dekarbonizace, který umí zbavit uhlíkatých emisí většinu procesů.
Problém je, že v současné době se vodík více než v 95 procentech případů vyrábí špinavými metodami, přičemž většina se získává parní reformací zemního plynu. Jeho výroba produkuje zhruba dvě procenta veškerých světových emisí, a tudíž velmi zatěžuje životní prostředí. Aby nám vodík pomohl omezit produkci oxidu uhličitého tak, jak si od něj slibujeme, potřebujeme ho získávat bezemisně. Jednu z možností ekologicky šetrné produkce vodíku představuje například elektrolýza, kdy vodíkové ionty vznikají elektrickým štěpením vody. V současnosti se nicméně tento postup uplatňuje na méně než setinu vyrobeného vodíku.
Jinými slovy, technologie umožňující bezemisní vodíkovou ekonomiku se nacházejí teprve v začátcích, avšak mnoho států v posledních letech začalo přemýšlet, jak ji nastartovat a díky industrializaci mnohonásobně zlevnit. Není to nic nového – ostatně podobný vývoj jsme v uplynulé dekádě pozorovali u větrné a solární energie. A i s rozšiřováním těchto zdrojů se v posledních měsících, potažmo letech nakonec roztrhl pytel.
Čistá výroba místo špinavé
Vodík se dnes využívá převážně v chemickém průmyslu, a to při výrobě hnojiv, rafinaci ropy či syntéze organických sloučenin. Během jmenovaných procesů ho nelze nahradit jiným prvkem, a tak jedinou metodu, jak omezit znečištění, které s sebou jeho využití přináší, představuje výměna špinavé výroby tohoto plynu za čistou.
Zajímavé je ale potenciální uplatnění vodíku v těžkém průmyslu, tedy například při výrobě železa. V metalurgii by mohl zmíněný plyn jakožto činidlo postupně nahradit emisně mnohem náročnější uhelný koks. S tavením kovů pravděpodobně pomůže také elektrický pohon pecí.
Industriální teplo dnes vzniká spalováním fosilních materiálů, kterých je ale na Zemi jen omezené množství, a tak nás jako lidstvo brzy čeká intenzivní hledání nových alternativ. Máme sice možnost uhlíkové plyny z fosilního spalování zachytit a poté uschovat v podzemí, nicméně proces přepravy a skladování emisních plynů je náročný, a proto jsou jiné technologie vítány všemi deseti.
Výhodou elektrifikace je, že zvládne i velmi vysoké teploty – elektrické pece pro ocelárny mohou být bez problémů ohřáté až na dva tisíce stupňů Celsia. Univerzálnější průmyslová tepelná čerpadla jsou každopádně schopna dosáhnout maximálně 250 stupňů. Z tohoto důvodu je elektřina výhodná pro procesy s nižšími teplotami, zatímco pro dosažení vysokých teplot je možné využít právě zelené palivo na bázi vodíku.
Zelené technologie postupně zlevní
V průmyslu se ,zelené‘ výrobky ze začátku prodraží. Trh ale bude hledat nejefektivnější využití nových surovin a s nabytými úsporami z rozsahu se náklady na výrobu energie z alternativních zdrojů postupně sníží. Například zelená ocel jako vstupní surovina může v současnosti být až o desítky procent dražší než ta klasická, avšak při využití v automobilovém průmyslu přidá na koncové ceně vozidla pouze pár jednotek procent.
V dekarbonizaci dopravy bude vodík postupem času hrát stále důležitější roli. Konkurovat mu přitom bude především elektrický motor s baterií. U čistě elektrických pohonů vozidel funguje nepřímá úměra mezi váhou a dojezdem. Pokud je potřeba vézt náklad na rozumnou vzdálenost, spotřebuje se více energie, a tudíž vozidlo nese více baterií, které ale samy o sobě něco váží a tím snižují inkrementální efektivitu vozidla. A právě takto se konstruktéři dostávají do bludného kruhu.
Ve skutečnosti totiž za dvě třetiny celkově najetých kilometrů napříč Evropou odpovídá pouze třetina kamionů brázdících její silnice. Tato třetina urazí každý den spoustu kilometrů s velkým zatížením, a proto mají potenciál preferovat vodík. U zbylých dvou třetin evropských nákladních vozů bude záležet na specifikacích přepravy. Pakliže tato vozidla slouží k rozvozu lehčího zboží s menší potřebou dojezdu, dávají elektrická bateriová vozidla smysl.
Stejná logika přitom platí i u lodí. Velká plavidla určená pro nákladní dopravu budou na vodík, respektive amoniak nebo metanol vyrobený ze zeleného vodíku. U malých lodí určených pro osobní užití je v budoucnu spíše pravděpodobná elektrifikace.
V případě letecké dopravy pak jasně vyhrává vodík. Fyzika je u elektrických letadel totiž ještě méně kompromisní než u nákladní přepravy. Elektrifikaci bude, jinými slovy, možné využít jen pro velmi malá letadla s doletem pár stovek kilometrů, která přepraví pouze nízké desítky lidí. Zbývá však otázka, kdy a za kolik se nejen letadla na vodík, ale i samotná infrastruktura na letištích vybudují. Do roku 2035 žádný z velkých výrobců vodíkový letoun neplánuje. Pravděpodobná alternativní cesta je tedy vyrábět udržitelná paliva, a to i z vodíku.
Ekonomické a politické vlivy
Co se týče osobních aut, vyhrává elektrifikace. Investice automobilek do elektromobility se počítají v řádu stovek miliard eur, a jsou tak nesrovnatelně vyšší než do vodíkových technologií. Firmy totiž očekávají návratnost svého vkladu v podobě dlouhodobých prodejů elektroaut. Většina států také plně podporuje výstavbu dobíjecích stanic.
Tento sebeposilující mechanismus u vodíku zatím nemá trakci – v Evropě na konci roku 2022 existovalo pouze zhruba 250 vodíkových plnicích stanic oproti skoro půl milionu veřejných dobíjecích míst. Pokud si ale majitelé aut nezvyknou na fakt, že elektromobily trvá dobít výrazně déle než natankovat auta spalovací, je možné, že vodíková technologie najde využití i zde. Přesto nákupní cena i provozní náklady významně nahrávají přímé elektrifikaci.
U veřejné dopravy platí stejná pravidla s tím, že zde figuruje i signifikantní politický faktor. Velké množství měst nakoupilo autobusy na vodík, nicméně zatím hlásí až šestkrát vyšší náklady na provoz ve srovnání s bateriovými konkurenty a také vyšší pořizovací náklady. U vlaků zase stále často chybí potřebná ,vodíková‘ legislativa. Řečeno jinak, pokud města a státy chtějí dekarbonizovat veřejnou dopravu rychle, elektrifikace prozatím vychází lépe.
Obecně se můžeme řídit pravidlem, že přímá elektrifikace je většinou levnější, ale vodík dává smysl tam, kde elektřinu nelze použít nebo není praktická. Analogie se švýcarským nožem platí tedy dvojnásobně – vodík lze využít téměř na cokoli, nicméně často lze nalézt i optimálnější řešení.
