Neistá vodíková budúcnosť: Na jej presadenie bude potrebné mnoho peňazí a technologický pokrok

Vodík je palivom budúcnosti. Sarkastici dodávajú, že tak to aj ostane.

Za posledné dekády sa viackrát objavili nádeje, že využitie vodíka môže byť efektívne, no každá z nich sa nakoniec ukázala ako falošná. Tentoraz to však môže byť iné. Dôvodom je silná potreba dekarbonizovať svet spolu s obrovským množstvom peňazí, ktoré sa do vývoja vodíkových technológií nalejú. Mnohé vlády a investori po celom svete sú ochotní roky financovať stratové projekty len preto, aby sa zvýšila ich technologická efektivita a následne ekonomická rentabilita podobne, ako to bolo pri solárnej energii.

Podľa spoločnosti Avenston v roku 1975 stálo vyrobenie wattu solárnej energie 115 dolárov, v roku 2010 to bolo už iba 2,2 dolára a v roku 2021 menej ako 30 centov. Ide tak o 90-percentné zníženie nákladov v priebehu jednej dekády. Aj keď v poslednom čase ceny vstupov vzrástli, takáto trajektória je pre technológie typická, a preto existuje silná viera, že sa prejaví aj pri vodíku.

Energetická neefektívnosť

Vodík je najrozšírenejší prvok v celom vesmíre. Napriek tomu sa na Zemi v čistej forme prakticky nenachádza. Treba ho vyrobiť. A to je problém, keďže pri jeho výrobe a spaľovaní vznikajú vysoké energetické straty. Napríklad elektrické vozidlá sú efektívne zhruba na 80 percent, keď existuje približne päťpercentná strata pri dodávke elektriny a 10-percentná strata pri nabíjaní a vybíjaní batérie. Vodíkom poháňané vozidlo je na tom opačne. Pri premene elektrickej energie na vodík sa stratí zhruba 30 až 40 percent energie a ďalších 40 percent energie sa stratí pri použití palivových článkov.

Neplatí to len pri vozidlách, ale napríklad aj pri výrobe elektrickej energie. Elektrárne poháňané zemným plynom sú kľúčovým prvkom stability dodávania elektriny pri nestálosti jej produkcie z obnoviteľných zdrojov. Keďže tento zdroj energie bude mať zásadný význam aj v budúcnosti, mnohí producenti pracujú na potenciálnej zámene zemného plynu za vodík. Pri tom, ako sa vodík vyrobí, uskladní a znovu spáli, sa však spotrebuje takmer 70 percent energie pochádzajúcej zo zemného plynu a cena vyrobenej elektriny je nakoniec trojnásobne vyššia. Vysoké energetické straty sú dôvodom, prečo je v súčasnosti výroba vodíka vysoko neefektívna.

Aj preto Elon Musk pred rokom zopakoval výhrady voči použitiu vodíka. Výkonný riaditeľ Tesly ho dlhodobo považuje zlú voľbu aj napriek optimistickým výhľadom Európskej komisie či Medzinárodnej energetickej agentúry (IEA). „Na Zemi sa prirodzene nevyskytuje, takže musíte buď rozdeliť vodu elektrolýzou, alebo krakovať uhľovodíky,“ povedal pre Financial Times. „Keď krakujete uhľovodíky, v skutočnosti ste nevyriešili problém fosílnych palív a účinnosť elektrolýzy je slabá,“ dodáva.

„Takže naozaj míňate veľa energie na štiepenie vodíka a kyslíka. Potom ich musíte oddeliť a natlakovať, čo si tiež vyžaduje veľa energie. A ak musíte skvapalniť vodík, ó, môj bože, množstvo energie potrebnej na jeho premenu na kvapalnú formu je ohromujúce. Je to tá najhlúpejšia vec, akú som si mohol predstaviť pre skladovanie energie,“ dodal E. Musk.

Napriek tomu vodíkom poháňané autá majú v určitých smeroch väčší potenciál ako elektrovozidlá. Napríklad je ich možné dobiť v priebehu piatich minút a aj ich dojazd je dlhší. Z praktického hľadiska tak ponúkajú pre mnohých používateľov zaujímavú alternatívu. Problémom však je efektivita. A ako E. Musk poznamenal, ekonomika nakoniec rozhodne, či technológia má zmysel alebo nie. Podľa Muskovej vízie bude celý svet fungovať na veternej a solárnej energii v spojení s veľkými stacionárnymi úložiskami batérií. Jedinou výnimkou budú vesmírne rakety.

Zdroj: TREND

Limity elektrifikácie

Predstava, že svet bude fungovať len na elektrine vyrobenej zo zelenej energie, je minimálne pre najbližšie dekády utopistická. Momentálne fosílne palivá stále stoja za 80 percentami všetkých energetických potrieb ľudstva a len malá časť ich spaľovania smeruje do výroby elektrickej energie. Elektrina momentálne stojí iba za pätinou všetkej spotrebovanej energie na svete.

IEA odhaduje, že do roku 2050 sa podiel elektrickej energie na celkovom energetickom využití zvýši zo súčasných dvadsať percent na päťdesiat. Stále tak ostane významný priestor pre iné formy energie, ako je napríklad vodík. Odpisovať vodík by nemuselo byť správne. „Rieši množstvo problémov, ktoré nedokáže vyriešiť žiadna iná technológia,“ hovorí riaditeľ stratégie Energy Systems Catapult Guy Newey. „Elektrifikácia je efektívny proces, ale pre niektoré priemyselné procesy je nepravdepodobné, že bude fungovať,“ dodáva.

Ide najmä o procesy, ktoré si vyžadujú chemickú reakciu, ako je výroba hnojív. Tam amoniaku vyrábanému zo zemného plynu konkuruje amoniak vyrábaný zo zeleného vodíka. K tomu sa pridáva výroba ocele, ale aj využitie vodíka v diaľkových dopravách, ako je lodná a letecká doprava. Tiež môže slúžiť ako úložisko energie, kde na rozdiel od elektrických batérií vodík dokáže energiu skladovať efektívne po mesiace, a tak napríklad vyrobenú energiu v lete z energetických prebytkov spotrebovať v zime. Podľa výpočtov Bloombergu by si tieto využitia vyžiadali do roku 2050 vytvoriť trh s vodíkom v objeme 500 miliónov ton ročne, čo by bolo na úrovni desatiny globálneho energetického mixu.

Obrovské investície

Nebude to však lacné. Podľa odhadov Financial Times by si vodíková ekonomika takej škály vyžiadala 20 biliónov dolárov v investíciách, čo je na úrovni HDP Európskej únie a Spojeného kráľovstva dokopy. Investície by smerovali do troch oblastí – vybudovanie dostatočných obnoviteľných zdrojov, postavenie elektrolyzérov a následnej infraštruktúry. Do nových zdrojov energie by bolo treba investovať osem biliónov dolárov, do elektrolyzérov sedem biliónov a do infraštruktúry päť biliónov. Sú to obrovské čísla vzhľadom na to, že väčšinu treba realizovať do 20 rokov, no momentálne sa do projektov zaviazali iba prostriedky vo výške 0,15 percenta potrebnej investície.

Nemenším finančným výzvam čelí aj Európska únia, ktorej cieľom je do roku 2030 vyrábať 10 miliónov ton zeleného vodíka. Európska komisia odhaduje, že by si to vyžadovalo náklady na úrovni okolo 400 miliárd eur plus ďalších 200 až 300 miliárd do výstavby dodatočných obnoviteľných zdrojov. Cieľom Európskej komisie je okrem toho do konca dekády importovať ďalších desať miliónov ton zeleného vodíka ročne, čo si vyžiada ďalšie investície v objeme 500 miliárd eur. Aby sa vodíkové ciele EÚ naplnili, tak do roku 2030 bude treba preinvestovať viac ako bilión eur. Bola by to väčšia investícia ako plán obnovy.

Európski politici predpokladajú, že gro nákladov na seba prevezme súkromný sektor, keďže zvyšujúcou sa cenou za emisné povolenky sa budú zvyšovať náklady na spotrebu fosílnych palív. No dotlačiť firmy zainvestovať do vysoko neefektívnej technológie nebude jednoduché, ak nebude existovať dopyt po vodíku aj zo strany spotrebiteľov. Globálne firmy napríklad zatiaľ ohlásili okolo tisíc vodíkových projektov, ktoré by si vyžadovali investície v objeme 320 miliárd dolárov. No v skutočnosti sa zaviazali iba k investíciám na úrovni 29 miliárd dolárov, tvrdí Vodíková rada, čo je pre úspech vodíkovej technológie zúfalo nízke číslo.

Masívne dotácie