O vodíku se někdy hovoří jako o palivu budoucnosti. Na Zemi se vyskytuje prakticky v neomezeném množství, a pokud se k jeho výrobě použijí obnovitelné zdroje, nemá takzvaný zelený vodík v podstatě žádné emise. Právě proto může hrát významnou úlohu při dekarbonizaci. Jednou ze zásadních překážek je zatím poměrně vysoká cena jeho výroby.

Na vodík sází i německá rodinná firma Wilo, přední světový výrobce čerpadel a dalších čerpacích systémů pro budovy, zemědělství nebo průmysl. Když se poměrně nedávno dostala značná část Evropy do energetické krize a firmy řešily, jak se připravit na případný blackout, Wilo se rozhodlo právě pro vodíkovou elektrárnu. Je díky ní totiž více nezávislé.

„Blackout bylo velké téma pár let zpátky a řada firem se rozhodla řešit je nakoupením dieselových agregátů. My ale pro překlenutí výpadku zvolili vodíkovou elektrárnu,“ konstatuje viceprezident společnosti Peter Glauner. Dodává, že k jejímu původnímu účelu ji sice nikdy nemuseli využít, i tak jim ale vodíková technologie zapadá do jejich ambiciózních plánů uhlíkové neutrality. Společnost počítá s tím, že tohoto cíle dosáhne ve všech svých podnicích po celém světě včetně Indie nebo Číny do roku 2025. „V rámci Evropy jsme klimaticky neutrální ve všech našich továrnách už od letošního roku,“ dodává Glauner.

Energie na 125 hodin

Vodíková elektrárna vznikla v centrále firmy v Dortmundu, v takzvaném Wiloparku. Tvoří ho obří zásobník, který se až po okraj naplní za patnáct dní a do kterého se vejde až 520 kilogramů vodíku. Takové množství dokáže uložit více než 33 tisíc kilowatthodin energie, což vystačí na zásobování dortmundské elektrárny na 125 hodin – pokud by skutečně nějaký blackout nastal. Anebo – pro lepší představu – by to pokrylo zhruba roční spotřebu šesti domácností. Instalovaný výkon elektrárny je 228 kilowattů.

Důležité však je, co stojí za obří cisternou. Jsou to dva kontejnery. Právě zde se totiž elektrolýzou zelený vodík vyrábí. Zdrojem energie jsou fotovoltaické panely na střechách výrobních hal, které rozkládají vodu na kyslík a vodík. Kyslík se zatím jen uvolňuje do ovzduší, vodík se ukládá právě do velkého zásobníku. A pokud je třeba, pomocí palivových článků se z něj vyrobí elektřina.

Celý systém by mohl vyrobit až deset tun vodíku ročně. Odpadní teplo, které vzniká při elektrolýze, následně Wilo v zimě využívá k ohřevu hal, v létě ho naopak přemění na ekologické chlazení. Vodu k výrobě vodíku přitom firma nečerpá z podzemních vrtů, ale zachytává dešťové srážky.

Wilo

Vedení firmy nezastírá, že vyrábět a prodávat vodíkovou elektřinu do sítě se zatím prakticky nevyplatí. I tak má pro Wilo nová technologie velký význam. Vzhledem k tomu, že má velkou fotovoltaickou elektrárnu, využívá vodík jako úložiště elektrické energie – nejen z vlastních zdrojů, ale třeba i ze sítě, když se to vyplatí. Vodík je přitom lepší úložiště než tradiční baterie, protože umožňuje dlouhodobé ukládání energie.

Další výhodou je právě to, že firma může tento systém – výrobu vlastní energie, ukládání do vodíku, případně nakupování ze sítě – postupně vylaďovat, což jí přináší technologickou a konkurenční výhodu do budoucna. „Vodíkovou elektrárnu těchto parametrů bychom byli schopni dodat zhruba za 2,5 milionu eur,“ říká vedoucí oddělení vnějších vztahů společnosti Gero Böhmer. Současně ale dodává, že jde vlastně o prototyp, takže v případě sériové výroby, na níž se chce Wilo podílet, by cena výrazně klesla.

Celý vodíkový systém firma vybudovala a uvedla do provozu za deset měsíců – byl to i jakýsi dárek k založení společnosti před 150 lety. Ve Wiloparku funguje vodíková elektrárna střední velikosti, firma má v plánu ještě malou verzi s polovičním výkonem a pak obří s instalovaným výkonem pět megawattů.

Plánovaný německý dovoz

V celém Německu mají s vodíkem i přes různé nevydařené projekty poměrně velké plány. Jak informoval portál Euractiv, spolková vláda na konci července představila aktualizovanou verzi své vodíkové strategie. Vodíkové palivo má hrát významnou roli v energetické transformaci země – v ocelářství, chemickém průmyslu i v nákladní dopravě. „Aktualizací Národní vodíkové strategie nastavujeme rámec pro novou fázi rozběhu trhu s vodíkem,“ prohlásil ministr hospodářství a klimatu Robert Habeck.

Aktualizovaný dokument předpokládá, že poptávka po vodíku v roce 2030 dosáhne 95 až 130 terawatthodin, což je mírný nárůst oproti předchozím projekcím před třemi lety. Spolková vláda přitom chce, aby se vodík vyráběl ekologicky, tedy elektrolýzou z vody – jak to dělá také Wilo. Kabinet by chtěl, aby v roce 2030 byla kapacita elektrolyzérů deset gigawattů.

Ani to ovšem nepokryje předpokládaný zájem trhu. „Přibližně padesát až sedmdesát procent poptávky bude pokryto dovozem ze zahraničí,“ píše se v přepracované strategii. Experti mají ještě letos připravit samostatnou importní strategii, přičemž se předpokládá, že se zelený vodík bude dovážet potrubím – především z Norska a Dánska. Dokument připomíná, že se rovněž vedou rozhovory na toto téma s Finskem, Švédskem, Rakouskem, Itálií a Francií.

Podle loňské zprávy poradenské společnosti McKinsey se globální poptávka po vodíku za třicet let zvýší čtyřikrát až šestkrát. Hlavním tahounem tohoto růstu má být nákladní doprava, ale také průmysl. Důvodem je vedle ekologie rovněž zdražování tradičních pohonných hmot, ale také ruská válečná agrese na Ukrajině. Podle studie společnosti McKinsey se vodík v roce 2035 bude spolu se syntetickými palivy podílet na energetickém mixu 32 procenty, o patnáct let později by to mělo být už padesát procent.

Postupně by měl rovněž získávat navrch ekologický zelený vodík a zvolna vytlačovat takzvaný šedý vodík, který je v současnosti nejrozšířenější metodou. Při chemickém štěpení zemního plynu ovšem vzniká poměrně velké množství skleníkového oxidu uhličitého. Společnost McKinsey předpokládá, že do roku 2035 se podíl dodávek zeleného vodíku zvýší na šedesát procent z celkového objemu, a do poloviny století dokonce až na 95 procent. Odborníci přitom předpokládají výrazný pokles výrobních nákladů zeleného vodíku.

Česká vodíková strategie

Poradenská společnost McKinsey připomněla, že svou vodíkovou strategii už mají desítky zemí. Právě vládní podpora je podle ní důležitá k nástupu vodíku v oblastech, kde dosud není plně konkurenceschopný. Svou vodíkovou strategii má rovněž Česko. „Česká republika se společně s ostatními členskými zeměmi zavázala dosáhnout klimatické neutrality celé Evropské unie do roku 2050. Vodíková strategie je jedním z významných nástrojů, jak tohoto ambiciózního cíle dosáhnout,“ konstatuje se v dokumentu, který vypracovalo ministerstvo průmyslu a obchodu.

Vodík by měl najít uplatnění v dopravě, chemickém a dalším průmyslu, v hutnictví, při výrobě elektřiny a tepla, ale také v domácnostech. Podle studie jsou současné způsoby výroby vodíku technologicky dobře zvládnutelné, ovšem uvolňuje se při nich velké množství oxidu uhličitého, a proto je do budoucna zapotřebí zaměřit se na výrobu nízkouhlíkového vodíku.

„Jako perspektivní se speciálně v podmínkách České republiky jeví výroba s využitím jaderné energie, ale ani budoucí volná kapacita jaderných elektráren nemusí pro výrobu vodíku stačit. Z pohledu technologické zralosti a ekonomické životaschopnosti je výroba vodíku z obnovitelných zdrojů (zejména fotovoltaika) řešením, které je možné hned využívat, ovšem podmínky v ČR (množství slunečního svitu a větru) nebudou patrně nikdy poskytovat dostatečně velký potenciál. Výroba nízkouhlíkového vodíku z obnovitelných zdrojů je prioritním způsobem pro nejbližší období,“ uvádí se v dokumentu.

Strategie předpokládá rozvoj vodíkových řešení ve třech etapách. V první se začne využívat v dopravě a také se bude testovat přimíchávání do směsi se zemním plynem. Ve druhé etapě by mohlo začít provozní využití vodíku v průmyslu a také se začne s testováním zásobování domácností. Ve třetí etapě, která končí právě rokem 2050, by už měla být zcela etablovaná doprava vodíku potrubím, a to bez nutnosti dotací, nebo také komerční nasazení tohoto paliva v průmyslu.

První plnicí stanice

Česko se momentálně nachází v první etapě, kdy se vodík využívá zejména v dopravě. Po tuzemských silnicích jezdí první auta poháněná tímto palivem a také se otevírají plnicí stanice. Zatím jich je pět, ale například skupina Orlen Unipetrol má s vodíkem velké plány. V Česku a na Slovensku chce postupně zprovoznit několik desítek stanic a vodík vyrábět pomocí čistých zdrojů.

„Ročně v našich rafineriích vyrobíme osmdesát tisíc tun vodíku a již máme rozpracovány konkrétní plány na produkci vodíku za pomoci elektrické energie z ekologicky čistých zdrojů, jako je slunce, vítr nebo teplo v zemské kůře. Do roku 2030 chceme vyrábět 4,5 tisíce tun vodíku s nízkou uhlíkovou stopou, což představuje pohon zhruba pro třicet tisíc automobilů,“ řekl generální ředitel společnosti Orlen Unipetrol Tomasz Wiatrak letos na jaře při otevírání plnicí stanice na pražském Barrandově, jejíž výstavbu podpořilo ministerstvo dopravy v rámci Operačního programu Doprava 2.

Orlen hodlá v následujících letech investovat do ekologických projektů až 35 miliard korun. V plánu je rovněž rozsáhlý větrný park o sedmdesáti stožárech a výkonu 1,2 gigawattu, který má vyrůst na 130 kilometrech čtverečních polského pobřeží.

První kilogramy zeleného vodíku už vyrobila skupina Solar Global. Stalo se to v květnu při ověřování funkčnosti jejího elektrolyzéru v Napajedlech na Zlínsku. Dalším krokem bylo vybudování střešní fotovoltaické elektrárny. „K uvedení do trvalého, zcela bezemisního provozu chceme podle stávajícího harmonogramu přikročit na podzim. Zařízení následně doplníme ještě o veřejnou plnicí vodíkovou stanici,“ uvedl výkonný ředitel skupiny Zdeněk Tříska.

Elektrolyzér s příkonem 230 kilowattů bude pohánět střešní solární elektrárna o výkonu 610 kilowattpeaků. Infrastrukturu doplní i bateriové úložiště o výkonu 100 kilowattů a kapacitě 200 kilowatthodin. V ostrém provozu elektrolyzér vyrobí více než osm tisíc kilogramů zeleného vodíku. Takové množství umožní osobnímu vozu ujet 800 tisíc kilometrů, u autobusu to je osmdesát tisíc kilometrů.

Výzva vodíkových firem

I přes tyto dílčí kroky jsou významní „vodíkoví“ hráči přesvědčeni, že Česká republika při podpoře vodíkových technologií zaspala. Společnosti Alstom, Toyota, Orlen Unipetrol a Air Products proto v létě podepsaly Iniciativu vodíkové mobility a vyzvaly klíčová ministerstva ke konkrétním krokům k rozvoji nových technologií. V otevřeném dopise premiérovi Petru Fialovi (ODS) upozornily, že státy po celém světě zintenzivňují investice do nových zdrojů a velké ambice má rovněž Evropská unie. „V případě, že nechceme zůstat pozadu, musí Česká republika co nejdříve podnikat výraznější kroky, které povedou k urychlení rozvoje vodíkového hospodářství,“ stojí v dopise. Mezi doporučovaná opatření patří vedle rychlé výstavby plnicích stanic také legislativní ukotvení vodíku v energetickém zákoně a dalších dokumentech nebo zapojení Česka do mezinárodních vodíkových projektů.