Vodíková ekonomika a nová éra energetiky

Čo je vodíková ekonomika?

Vodíková ekonomika, alebo jednoduchšie „na vodíku postavená ekonomika,“ predstavuje súhrn vzťahov medzi spotrebiteľmi, energetikou, dopravou a jednotlivými odvetviami hospodárstva, ktoré majú (resp. budú mať) vplyv na naše každodenné životy a kvalitu nášho životného prostredia. Vodíková ekonomika stavia do stredobodu pozornosti vodík, v našich končinách využívaný už od roku 1856 ako súčasť svietiplynu, ktorý sa vyrábal pyrolýzou uhlia a osvetľoval ulice Prešporku.

V súčasnosti využívame vodík hlavne ako surovinu v procesoch rafinácie ropy a výroby amoniaku. Pri jeho výrobe dominujú technológie reformovania vodnou parou, parciálnej oxidácie a splyňovania uhlia, t.j. vyrába sa najmä z fosílnych palív a v takom prípade hovoríme o modrom vodíku (vodík zo zemného plynu) alebo hnedom vodíku (vodík z uhlia). Reformovanie vodnou parou je v súčasnosti najdominantnejším spôsobom výroby vodíka, ktorý má svoju budúcnosť aj vďaka potenciálu výroby vo veľkom, alebo ako kombinácia s parciálnou oxidáciou, ktorú voláme autotermálne reformovanie (viac info o vodíkových technológiách v mojom staršom článku).

Výroba vodíka z fosílnych palív je problematická hneď z viacerých dôvodov: emitovanie skleníkových plynov a znečisťujúcich látok, závislosť na samotných fosílnych palivách, ich cena, vplyv ich ťažby a transportu na životné prostredie, atď. Čiastočným riešením je technológia zachytávania a trvalého uskladnenia uhlíka v podzemných ložiskách (CCS – Carbon Capture and Storage) a sľubne pôsobí aj pyrolýza zemného plynu v špeciálnych reaktoroch, ktorých výsledným produktom je vodík a tuhý uhlík, ktorý sa odoberá z vrchnej časti reaktora podobne ako troska v metalurgii. Táto technológia bola zatiaľ potvrdená len v laboratórnych podmienkach.

Zelený vodík a ochrana životného prostredia

Pre rozbehanie Vodíkovej ekonomiky bude nevyhnutný vzostup využívania vodíka v energetike a doprave, ktorý je už možné pozorovať v západných krajinách, kde je badať najväčší záujem o dekarbonizáciu a znižovanie vypúšťania znečisťujúcich látok do prostredia. Aby to dávalo zmysel aj z environmentálneho hľadiska, je nevyhnutné, aby rástla výroba vodíka z obnoviteľných zdrojov (zelený vodík), a to hlavne prostredníctvom technológie Power to Gas (P2G), kde je elektrická energia z veterných a solárnych parkov transformovaná prostredníctvom elektrolýzy na potenciálnu energiu molekúl vodíka.

Jednoznačnou výhodou týchto postupov je skladovateľnosť vodíka ako energetického nosiča v porovnaní so súčasným stavom, kde spomínané obnoviteľné zdroje fungujú návalovo a časť tejto energie je stratená kvôli priškrcovaniu (curtailment). Obnoviteľné zdroje sú často ostrakizované práve kvôli problematike regulácie elektrickej siete, čo už dnes môžu riešiť akumulátory a postupne prejdeme k skladovateľným energetickým nosičom, ktorým bude dominovať vodík.

Zvyšovaním podielu zeleného vodíka prispejeme k dekarbonizácii energetiky, dopravy a hospodárstva. V budúcnosti môžeme očakávať transport vodíka na väčšie vzdialenosti v plynovodoch (pre viac info ohľadom prepravy v plynovodoch si prečítajte môj ostatný článok) alebo v kvapalnej forme prostredníctvom LOHCs (Liquid Organic Hydrogen Carriers). Vyrábať sa bude aj v menších zdrojoch v mestách, obciach, rôznych budovách a raz možno aj v rodinných domoch. Vodíkom budete kúriť, svietiť, variť, poháňať svoje vozidlá a budú na ňom bežať vaše spotrebiče. Všetko bez emisií na konci spotreby vďaka palivovým článkom, ktoré sú už dnes dostatočne otestovanou a bezpečnou technológiou. Priame spaľovanie vodíka na vodu bude skôr záležitosťou energetiky a rôznych industrií.

Vodík a doprava

Práve doprava robí Vodíkovú ekonomiku realitou už v súčasnosti. V Európe sa nachádza vyše 170 vodíkových čerpacích staníc, pričom 84 je ich len v Nemecku. Obrovský dôraz sa kladie na nákladnú cestnú dopravu, kde je využívanie vodíka veľmi zaujímavé a došlo k úspešnému rozbehnutiu start-upov vyvíjajúcich vodíkom poháňané nákladné autá a nezaostávajú ani veľkí hráči, ktorí spájajú svoje sily a berú segment útokom. Zelená nákladná doprava pomôže mitigovať negatívne vplyvy rastúcej svetovej populácie, ktorá postupne bohatne a neustále zvyšuje svoju spotrebu v už teraz neudržateľných rozmeroch.

Suroviny a tovary budú aj naďalej (vďaka globalizácii) prepravované krížom krážom po našej planéte a práve preto bude nevyhnutné zozeleniť aj námornú dopravu, ktorá dnes funguje hlavne na reziduálnej rope (alebo tiež Heavy Fuel Oil), ktorá vzniká ako pozostatok destilácie ropy a obsahuje nečistoty s vysokým obsahom síry. Jej spaľovaním sa do ovzdušia (okrem štandardného oxidu uhličitého a oxidov dusíka) dostávajú aj veľké množstvá oxidov síry a tuhých častíc, pričom čistenie spalín je pre toto odvetvie zatiaľ nezaujímavé, lebo chýba politický a verejný tlak.

Pokrokovosť musí ukázať práve Európska únia, ktorá bude do svojich prístavov púšťať len flotily, ktoré znížia svoje emisie skleníkových plynov (redukcia o 40% do roku 2030 oproti roku 2018). Pomôcť môže aj zavedenie obchodovania s povolenkami (ETS) v oblasti námornej dopravy. Cieľ je redukcia emisií skleníkových plynov na 50% do roku 2050 a 100% dekarbonizácia do roku 2100. Jednoznačným favoritom na nové palivo je pri kratších vzdialenostiach vodík a pri väčších vzdialenostiach to bude vodík alebo iné kvapalné palivo s obsahom vodíka.

Ja osobne som vždy preferoval vlaky a mám k nim špeciálny vzťah. Na Slovensku máme množstvo tratí, ktoré nie sú elektrifikované a brázdia po nich vlaky s dieselovým pohonom. Už dnes by mohli byť poháňané zemným plynom alebo biometánom, ale na to nie je politická vôľa. Vďaka nášmu energetickému mixu je výroba elektrickej energie v našich podmienkach relatívne nízkouhlíková, čo by nás malo motivovať k ďalšej elektrifikácii tratí a výnimku tvoria len tie, kde sa nachádzajú staré tunely s nevyhovujúcou svetlou výškou, ktoré by museli byť modifikované. Na týchto trasách by boli ideálne práve vlaky poháňané vodíkom.

Čo bude nasledovať?

Čo teda brzdí prechod na Vodíkovú ekonomiku? V prvom rade sú to chýbajúce právne predpisy, ktoré by jasne definovali pravidlá pri výrobe, preprave, uskladňovaní a spotrebe. Nevyhnutnosť prechodu chápu predstavitelia mnohých štátov, Európskej únie a začínajú to chápať aj väčší hráči. Zmena je už len otázkou času a investícií, ktoré pomôžu vytvárať čoraz väčšie a efektívnejšie celky, ktoré výrazne znížia cenu vodíka a s ním súvisiacich technológií. Najbližšie sa však s vodíkom stretnete priamo v plynárenskej infraštruktúre, kde sa operátori a krajiny dohadujú na spoločnej miere primiešavania vodíka do zmesi so zemným plynom.

Vodíková ekonomika prichádza a nevidím dôvod, prečo by ruku k dielu nemalo priložiť aj malé Slovensko, a to výskumom vodíkových technológií a technológií obnoviteľných zdrojov.

https://www.facebook.com/olejvladimir/