O vodíku jsme dosud slýchali hlavně ve spojení s vodíkovými auty. V blízké budoucnosti ale může hrát mnohem významnější roli v evropské energetice a průmyslu.
Souběžně s ukrajinskou krizí na východě probíhá v západní Evropě také krize energetická. Obě vzájemně souvisejí. Mají stejné hráče: Rusko, Německo a produktovody, kterými do Evropy přes Ukrajinu proudí zemní plyn a ropa. Strategická závislost EU na zemním plynu z Ruska dosahuje desítek miliard eur ročně. Bez jeho dodávek může být evropská zima velmi nepříjemná, což Kreml využívá jako zbraň. Evropská unie v čele s Německem má ambici nevyrovnané misky vah alespoň trochu naklonit na svou stranu – s pomocí vodíkové ekonomiky. Nebude to ale hned a nebude to levné. Celkové investice do vodíku z obnovitelných zdrojů by podle plánů EU do roku 2050 mohly dosáhnout až 470 miliard euro.
Nový energetický systém
Evropská komise v červenci 2020 přijala nové strategie pro integraci energetického systému a pro vodík. Souběžně zahájila činnost Evropská aliance pro čistý vodík. Oba relativně stručné dokumenty dokladují odhodlání EU stát se do roku 2050 klimaticky neutrálním regionem v souladu s Pařížskou dohodou. Energetický systém k tomu má být klíčem. Jeho současná podoba, kdy vedle sebe funguje několik rigidně propojených, ale víceméně samostatně fungujících trhů (zemní plyn, ropa, uhlí, elektřina), však k takovému cíli nevede. Je ekonomicky i technicky neefektivní a zastaralý. Potřebná je jejich integrace. Souběžně s ní půjde ruku v ruce masivní elektrifikace koncové spotřeby založená na obnovitelných zdrojích, důraz na efektivní využívání energie a stále širší možnosti ukládání elektřiny v přečerpávacích elektrárnách, elektromobilech, stacionárních bateriích a v neposlední řadě elektrolyzérech pro výrobu vodíku s pomocí vody a elektřiny.
Tím se dostáváme ke druhému dokumentu, vodíkové strategii. Vodík není žádný novodobý technologický zázrak, jak by se snad mohlo někdy zdát. Vyrábějí se ho desítky milionů tun každý rok, je např. běžnou součástí chemických provozů. Využívá se pro výrobu hnojiv a metanolu. V globálním energetickém mixu ale prakticky nehraje roli. To se má v příštích 30 letech zásadně změnit. Vodík má nahradit část trhu s fosilními palivy, jako je uhlí, ropa a zemní plyn. A protože investice v energetice se plánují na desetiletí dopředu, je třeba se vším začít už teď. Jenže to de-facto znamená vytvořit od základu nové průmyslové odvětví, od výroby přes distribuci až po spotřebu. Z pohledu vodíkové ekonomiky pak vypadá rozvoj obnovitelných zdrojů jen jako nutná předehra.
Obnovitelné zdroje jako předehra
Vodík je možné vyrábět několika způsoby. Dvěma nejrozšířenějšími technologemi jsou výroba ze zemního plynu (šedý, modrý vodík) a elektrolýza s pomocí už zmíněných elektrolyzérů (zelený). V současné době ale nedává smysl vyrábět vodík pro energetiku či průmysl ze zemního plynu, když je možné využít rovnou zemní plyn. Logické je využít vodík jako zásobárnu energie pro případy, kdy je výroba v obnovitelných zdrojích příliš vysoká. „Výroba vodíku, případně jeho zpětná konverze na elektřinu, bude sloužit jako výrazný vyrovnávací prvek při sezónních a denních výkyvech výroby elektrické energie,“ vysvětluje Jan Novotný, proděkan Univerzity J. E. Purkyně. K tomu slouží elektrolyzéry. Také podle Aleše Douceka, šéfa České vodíkové technologické platformy, je vodík v energetice především podpůrné řešení pro méně stabilní energetickou soustavu založenou na obnovitelných zdrojích. „Toto desetiletí bude hlavně dekádou pilotních projektů. Plně komerční nasazení očekáváme až po roce 2030,“ dodává Doucek.
Ve strategickém dokumentu si EU vytyčila cíl vybudovat do roku 2024 alespoň 6 GW a do roku 2030 dokonce 40 GW elektrolyzérů pro výrobu 10 milionů tun vodíku. Dalších 40 GW má podle optimistických nadějí evropského komisaře pro klima Franse Timmermanse vyrůst v zemích mimo EU, jako je Ukrajina nebo Maroko. Na cestě k ambicióznímu cíli ovšem leží dvě překážky zmíněné v úvodu: čas a peníze. Do roku 2030 zbývá osm let a většina elektrolyzérů je zatím ve fázi plánování. Výkon těch stávajících je asi 0,1 GW. Druhým problémem je ekonomika provozu.
Ceny elektřiny v posledních měsících vystřelily vzhůru. Vyrábět 10 milionů tun vodíku ročně bude vyžadovat 330 TWh elektřiny. Pro srovnání, v Evropě bylo v roce 2021 vyrobeno 368 TWh elektřiny z větrných a 127 TWh elektřiny ze slunečních elektráren. Dohromady je to asi 19 % z celkové výroby v EU. Navíc Evropu čeká další odstavování uhelných a jaderných elektráren. Stávající i nové obnovitelné zdroje budou mít co dělat, aby pokryly běžnou spotřebu, natož aby zajistily nadbytek elektřiny pro výrobu vodíku.
Ocelárny, sklárny, cementárny na vodík
Evropská komise přesto věří, že je možné vodík v Evropě rozjet. Dokazuje to nový návrh klasifikace energetických zdrojů z konce minulého roku, který byl v minulých dnech ještě upraven. Ten uznává, že útlum uhlí a jádra si vyžádá přechodové zdroje a řeší to návrhem nových pravidel pro ekologické investice (tzv. taxonomie) pro jádro a zemní plyn.
Jenže pravidla byla původně nastavena tak přísně, že podle odborníků bylo obtížné je pro zemní plyn i jádro splnit. Například zemní plyn musel mimo jiné do roku 2026 obsahovat 30 % nízkoemisních či obnovitelných plynů, tedy třeba vodíku. Do roku 2030 to má být 55 %. V roce 2035 už musí být plyn stoprocentně obnovitelný. Nakonec v revidované verzi zůstalo jen poslední pravidlo. Navíc je nutné dodat, že tato taxonomie nepředstavuje nějaká vymahatelná pravidla, podle který se členské státy EU musí řídit. Jde o doporučení pro investory.
Evropa podle Vlastimila Pavlíčka z firmy Air Products, zabývající se vodíkovými projekty, má znalosti i prostředky a technologie k produkci a distribuci čistého vodíku. Jenže jak už v květnu 2020 přiznala Kadri Simsonová, komisařka EU pro energetiku, vodíková budoucnost není možná bez dostatečné podpory. Předsedkyně Evropské komise Ursula von der Leyenová k tomu řekla, že dvěma klíčovými technologiemi energetické budoucnosti EU budou příbřežní větrné elektrárny a vodík. EU počítá s vodíkem v energetickém mixu jak v energetice, tak i jako se zdrojem energie pro průmyslové aplikace s vysokými emisemi, které nelze jednoduše elektrifikovat. To jsou např. hutní provozy, cementárny, chemický nebo sklářský průmysl ale i potravinářství a zemědělský sektor. Dále chce vodík využívat v dopravě, primárně té těžké nákladní – silniční, lodní, železniční a letecké.
Geopolitika vodíku
Pokud se podaří tyto vize uskutečnit, má vodíková ekonomika šanci významně překreslit mapu geopolitických siločar. Mezinárodní agentura pro obnovitelnou energii (IRENA) nedávno představila dokument, ve kterém naznačuje, jak moc se může světový obchod a bilaterální vztahy v energetice změnit s masivním nástupem vodíku. Nejlepší příležitost vyrábět obnovitelný, tzv. „zelený“ nebo „čistý“ vodík mají samozřejmě státy, které už dnes mají dostatek potenciálu v oblasti obnovitelných zdrojů. Především jde o přímořské státy a jižní státy s dostatkem slunečního svitu.
Takže velké elektrolyzéry dnes v Evropě plánují kromě Německa např. Řecko či Španělsko. Velké plány existují i mimo Evropu. V Saudské Arábii bude roce 2025 zprovozněna největší výroba zeleného vodíku na světě s denní produkcí 650 tun. Další projekty se připravují v Kanadě, Africe, Austrálii i Jižní Americe a dokonce i Rusku.
Tyto regiony se mají stát hlavními exportéry šetrně vyráběného vodíku. Rusko už dokonce plánuje navázat v oblasti vodíku úzkou spolupráci s Německem, Francií, Japonskem a Jižní Koreou. Což jsou shodou okolností ty země, které se spolu s Taiwanem a Čínou mají stát naopak hlavními dovozci vodíku. Rusko ale bude mít problém vyrábět zelený vodík, protože má k dispozici jen minimum obnovitelných zdrojů. Na druhou stranu skýtá zajímavé možnosti ve výrobě vodíku s pomocí jaderných elektráren.
Není dovoz jako dovoz
Německo se se svými plány na masivní dovoz zeleného vodíku nijak netají. Jak ale upozornila studie výzkumného institutu Fraunhofer Umsicht, dost možná Německo možnost jeho dovozu naopak přeceňuje. Německá vodíková strategie počítá s tím, že v roce 2030 bude země poptávat 90 až 110 TWh vodíku. Jenže vyrábět má v té době jen asi 14 TWh. Zbytek musí dovézt, a to velmi pravděpodobně s pomocí lodí, vlaků nebo nákladních aut. Počítá se i s budováním speciálních vodíkovodů, které jsou však nákladné. Úpravy stávajících plynovodů tak, aby mohly pojmout poměrnou směs zemního plynu a vodíku, naopak zas až tak složité ani nákladné být nemají.
Na první pohled může plánovaná potřeba dovozu vodíku vypadat jako podobně nepříjemná situace, v jaké je Německo, resp. celá EU, už dnes. Jenže jak předpokládá studie IRENA, dodavatelské řetězce vodíku mají být mnohem diverzifikovanější. Německo a Evropa tak nebudou závislí na jednom majoritním dodavateli z východu.
Aby se ale mohla vodíková budoucnost uskutečnit, bude potřeba významný pokles cen. Dnes je cena vodíkové elektrolyzéru podle velikosti a typu 1-2 mil EUR/MW. Cena zeleného vodíku vyrobeného v západní Evropě se pak i z důvodu vysokých cen elektřiny pohybuje na úrovni 7,35 EUR/kg. Na druhou stranu v USA nebo Austrálii se už dnes lze dostat na cenu 1,7 USD/kg. Dle odhadů IRENA je možné předpokládat pokles ceny elektrolyzérů pod hladinu 0,7-0,2 mil EUR/MW v následujících deseti až třiceti letech v závislosti na dynamice vývoje a počtu instalací.
V takovém případě by se spolu s poklesem cen fotovoltaických elektráren (snad znovu přijde) mohl zelený vodík dostat i v Evropě na konkurenceschopnou cenovou hladinu 1-2 eur/kg. Mezitím ale dál významně poklesne jeho cena v jiných oblastech, a tak by Evropa nejspíš i tak zůstala dlouhou dobu čistým dovozcem. Aktuálně se objevily také úvahy o tom, že by vodík v blízké budoucnosti nahradil dokonce i zemní plyn k vytápění budov. Tyto úvahy však podle nová studie německého think-tanku Agora Energiewende nedávají smysl ekonomicky ani ekologicky.
Konkurence nespí
Evropskou energetiku čekají tři velmi zajímavé a důležité dekády. Vývoj v jednotlivých zemích nepůjde stejnou rychlostí a nejspíš ani stejným směrem. Zatímco např. Česko, Nizozemsko a Francie chtějí dál prosazovat jadernou energetiku, Německo, Rakousko a další jsou silně proti a naopak silně tlačí na další rozvoj obnovitelných zdrojů a vodíku. Německo má v současné době připraveno 62 vodíkových projektů za 8 mld. euro.
Norská společnost NEL zabývající se výrobou elektrolyzérů slibuje, že do roku 2025 výrazně srazí jejich cenu tak, aby bylo možné vodík vyrábět na vhodných trzích, např. ve slunném Španělsku, za ceny kolem 1,25 eur/kg. Mezitím ale východ Evropy, včetně České republiky, s rozvojem vodíku postupuje pomaleji. Situaci navíc komplikuje masivní rozvoj LNG, zkapalněný zemní plyn, a stavba nových terminálů pro jeho dovoz. Právě snadná dostupnost levného zkapalněného zemního plynu z jiných zemí než jen Ruska by mohla plány na rozvoj vodíkové ekonomiky v Evropě významně ztížit. Dokazuje to ostatně i aktuální dohoda USA a Kataru, kteří by v případě odstřižení ruských plynovodů suplovali dodávky LNG tankery.
Šedý, modrý nebo zelený vodík?
V závislosti na způsobu výroby se vodík rozlišuje na šedý, modrý a zelený. Jediný skutečně žádoucí vodík ve veškerých snahách EU je ten zelený, který se vyrábí elektrolýzou (rozkladem) vody s pomocí elektřiny z obnovitelných zdrojů. Modrý vodík se vyrábí ze zemního plynu nebo uhlí parní reformací se zachycováním uhlíku. Šedý je nejšpinavější, vyrábí se stejně jako modrý, ale bez zachycení uhlíku. Někdy můžete slyšet dokonce o vodíku růžovém, žlutém nebo tyrkysovém, ale to jsou okrajové výrobní metody.
zdroj: vlastní
The post Vodík v EU: velké plány ve vysoké hře first appeared on Hybrid.cz.