Mníchov 13. januára 2021 – Väčšina štúdií podceňuje komplexnosť veľkokapacitného dovozu zeleného vodíka. Príliš sa tiež zameriavajú na náklady skôr než na očakávané budúce ceny. Tvrdí to nová štúdia nemeckého Fraunhoferovho inštitútu, ktorá pripomína, že aj ambiciózna nemecká vodíková stratégia sa v budúcnosti výrazne spolieha na veľký dovoz zeleného vodíka z rozvojových krajín. Vzhľadom na viaceré aspekty tejto problematiky bude podľa magazínu Natural Gas World (NGW) cesta ku globálnemu trhu s vodíkom a pozícii Európy ako hlavného dovozcu dlhá.

Nemecká vláda má ambíciu stať sa svetovým lídrom v oblasti zeleného vodíka, ale jej vodíková stratégia má jeden slabý článok: je vo veľkej miere založená na dovoze vodíka. Nemecko má príliš málo solárnych a veterných zdrojov na to, aby vyrobilo také množstvo vodíka, ktoré potrebuje na splnenie svojich cieľov v oblasti dekarbonizácie.

Nemecko sa preto usiluje o „vodíkové partnerstvá“ s rôznymi krajinami, ktoré majú dostatok slnečnej a veternej energie. Jedným z príkladov je projekt s Konžskou demokratickou republikou, v rámci ktorého by stredoafrická krajina zabezpečila kapacitu hydroelektrární na výrobu zeleného vodíka na vývoz do Nemecka.

Viaceré krajiny EÚ – okrem Nemecka napríklad aj Holandsko – podľa NGW dúfajú, že globálny trh so zeleným vodíkom sa bude vyvíjať podobne ako dnešné trhy s ropou a zemným plynom. Zatiaľ však nie je celkom jasné, čo bude potrebné, aby sa tak stalo. Podobný ambiciózny nemecký plán na výstavbu rozsiahlych solárnych elektrární v severnej Afrike, ktoré by vyrábali zelenú elektrinu na export do Európy, Desertec, sa nerealizoval z viacerých dôvodov. Jeden veľmi dôležitý spočíva v tom, že krajiny ako Maroko, ktorým sa podarilo vybudovať solárne parky, potrebujú energiu pre svoje vlastné ekonomiky.

Komplexnosť problematiky

Štúdia Fraunhoferovho inštitútu sa problematike venoval v štúdii „Príležitosti a výzvy pri dovoze zeleného vodíka a produktov syntézy“. V teoretickej rovine pojednáva o viacerých faktoroch, ktoré je potrebné zohľadniť pri rozvoji úspešného medzinárodného trhu s vodíkom. Z tejto predbežnej analýzy Fraunhofer usudzuje, že „väčšina štúdií podceňuje zložitosť dovozu zeleného vodíka“ a že je ešte potrebné urobiť veľa na to, aby sa trh s vodíkom stal realitou.

Vedúci kompetenčného centra pre energetické technológie a energetické systémy na Fraunhofer ISI, profesor Martin Wietschel, ktorý koordinuje výskumy zamerané na vodík, poznamenáva: „V súčasnosti sa toho o dovoze zeleného vodíka v celom jeho rozsahu vie príliš málo a v dôsledku toho sú budúce výzvy a úlohy, ktoré sa majú vyriešiť, čiastočne podceňované. Z tohto dôvodu by sa mala urobiť komplexná analýza možných dovozov vodíka a ich dôsledkov, ku ktorej chceme prispieť našou správou.“

Znižujúca sa spoločenská akceptácia

Tá poznamenáva, že „vodík a odvodené syntetické palivá sa vyznačujú vysokou flexibilitou použitia, ale aj vyššou potrebou energie v dôsledku efektívnosti procesného reťazca. Výsledný dopyt po elektrine v scenároch so silným využitím vodíka a syntetických uhľovodíkov na báze vodíka dosahuje v štúdiách hodnoty necelých 3000 TWh. To si v Nemecku vyžaduje značné rozšírenie výroby elektriny z obnoviteľných zdrojov, ktoré v roku 2019 dosiahlo 243 TWh.

Nemecký potenciál zvýšenia výroby elektriny z obnoviteľných zdrojov sa podľa interných výpočtov inštitútu – na základe ekonomickej životaschopnosti a spoločenskej akceptácie – odhaduje na 700 až 1100 TWh. “Inými slovami, asi dve tretiny vodíka, ktoré si Nemecko myslí, že bude potrebovať, sa budú musieť dovážať. Pomôcť by mohli susedné európske krajiny, ale Fraunhofer varuje, že „vysoké využívanie potenciálu [obnoviteľnej energie] bude sprevádzané vyššími nákladmi a znižovaním akceptácie medzi obyvateľstvom“.

Možnou alternatívou „je výroba vodíka v tých regiónoch sveta, ktoré majú vzhľadom na svoje geografické a klimatické podmienky prirodzene vysoké zásoby (lacných) obnoviteľných zdrojov energie a menej intenzívne využívané územia. Napríklad solárne technológie v Nemecku vždy konkurujú iným spôsobom využívania pôdy. V neobývaných oblastiach severnej Afriky táto konkurencia často neexistuje a potenciálny výnos fotovoltaiky (FV) je niekedy dvakrát vyšší. “

Atraktívnosť dovozu

Vedci sa domnievajú, že čisto z technického a ekonomického hľadiska vyzerá takýto dovoz atraktívne: „Niekoľko štúdií sa zaoberalo výrobnými nákladmi dovážaných syntetických palív založených na výrobe obnoviteľnej elektriny. Na výrobné náklady majú najväčší vplyv ceny elektriny, účinnosť, investície do elektrolyzérov a hodiny ich plného zaťaženia. Náklady na elektrinu z obnoviteľných zdrojov v krajinách s priaznivými klimatickými podmienkami, ako je severná Afrika, sú oveľa nižšie ako v Nemecku – náklady na výrobu elektriny z FV a veterných zariadení sú nižšie ako 3 € ct/kWh.

Sú preto o viac ako 50 % nižšie ako náklady v nemeckých lokalitách. Tieto „majú tiež vyšší počet hodín plného zaťaženia s viac ako 4000 hodinami ročne. Výrobné náklady na vodík a produkty syntézy v krajinách s priaznivými klimatickými podmienkami sú preto výrazne nižšie ako v Nemecku.“ To podľa štúdie platí dokonca aj vtedy, keď sa z obnoviteľnej energie v hostiteľských krajinách stane syntetické palivo.

Experti tvrdia, že technické prekážky existujú, je však možné ich prekonať. „Existujú napríklad pri preprave kryogénneho vodíka, t.j. kvapalného vodíka pri -253 °C, pre ktorý je ešte potrebné vyvinúť a uviesť do sériovej výroby vhodné lode, alebo pri preprave syntetického metánu, pre ktorý môžu byť využité upravené plynovody na zemný plyn.“

Ďalšia súčasná technická požiadavka „sa týka nárokov na vodu v produkčných krajinách, čo v niektorých regiónoch predstavuje výzvu a môže si to vynútiť využívanie zariadení na odsoľovanie morskej vody. Výroba produktov syntézy tiež vyžaduje CO2, ktoré môže pochádzať z biogénnych alebo stacionárnych zdrojov, napr. z fosílnych elektrární alebo z priemyslu. Pretože tieto nie sú vždy k dispozícii, v súčasnosti sa vyvíjajú technológie, ktoré dokážu zachytávať CO2 priamo zo vzduchu. Je to však energeticky náročné, vyžaduje to veľa pôdy a vyžaduje ďalšie náklady. “

Realistická perspektíva

Vedci však zdôrazňujú, že „náklady“ nie sú to isté ako ceny. „Doterajšie ekonomické analýzy sú takmer bez výnimky založené na nákladoch na výrobu a prepravu. Z nich ale nie je možné priamo odvodiť trhové ceny. Trhové ceny sú založené na marginálnych nákladoch plus prirážkach za dane, na zisku, rizikových prémiách, tržbách, zárukách, výdavkoch na výskum a vývoj atď. Alebo dokonca na scarcity prices (cenách komodít ako ropa, ktoré môžu v istom čase prudko stúpať), či cenách postavených na iných zdrojoch energie (napríklad zemný plyn). “

Dnešné analýzy „založené hlavne na výrobných nákladoch znamenajú riziko významného podcenenia skutočnej trhovej ceny a následného odvodenia nesprávnych odporúčaní v oblasti politík ,“ varujú vedci.

„Z tohto dôvodu sú potrebné analýzy výrobných nákladov pre realistickú budúcnosť, aby bolo možné odvodiť potenciálne trhové ceny porovnateľné s dnešným obchodom s nosičmi energie a surovinami.“

Ďalšou kľúčovou výzvou je politická nestabilita v potenciálnych krajinách produkujúcich vodík a potreba zabezpečiť atraktívne podmienky pre investorov. Projekty budú potrebovať „veľké množstvo kapitálu“, ktoré bude k dispozícii, iba ak investori môžu očakávať primeranú návratnosť investícií. Vlády budú musieť zasiahnuť, aby poskytli záruky. Existuje mnoho ďalších problémov. Produkčné krajiny napríklad nebudú chcieť byť závislé od technologického know-how dovozcov. Budú tiež chcieť, aby sa vytvorili nové pracovné miesta.

Pre dovážajúce krajiny môžu byť kritériá udržateľnosti veľkým problémom. Existuje napríklad riziko, že dovoz zeleného vodíka z rozvojových krajín v nich predĺži používanie fosílnych palív. V takom prípade bude mať celé úsilie malé klimatické prínosy. „V mnohých krajinách s potenciálom produkcie vodíka, napríklad v krajinách regiónu MENA alebo Austrálie, je výroba energie často stále založená na fosílnych zdrojoch energie. Rozvoj výroby energie z obnoviteľných zdrojov na vývoz zeleného vodíka nesmie viesť k zachovaniu fosílnych zdrojov alebo k tomu, že krajiny nebudú schopné plniť svoje vlastné ciele energetickej a klimatickej politiky. “

Nakoniec, tvrdí Fraunhofer, vodíkové hospodárstvo „musí byť integrované do zastrešujúcich riadiacich štruktúr pre transformáciu energetického systému“. Vedci navrhujú štvorstupňovú hierarchiu „princípov“, ktoré by sa mali uplatňovať pri rozhodovaní o tom, či sa majú uskutočniť vodíkové projekty

Zásada „energetická efektívnosť na prvom mieste“, ktorá bola nedávno zavedená do európskej politiky, musí byť silným vodiacim princípom pri rozširovaní dodávok energie, a teda kapacity obnoviteľnej energie v krajine.

Druhým princípom je priorita pre obnoviteľné energie pri ďalšom rozširovaní elektroenergetického sektoru (alebo ak je potrebné nahradiť kapacity fosílnej energie). Fosílne palivá by sa mali postupne rušiť, aby sa vytvoril priestor pre čistú výrobu energie.

Tretí princíp dáva prednosť alternatívam založeným na obnoviteľných zdrojoch energie, ktoré poslúžia podobne, ale s menším dosahom na životné prostredie. Patrí sem najmä priame použitie elektriny a udržateľná biomasa / biopalivá / bioplyn, berúc do úvahy ich obmedzenú dostupnosť v krajinách, ktoré spotrebúvajú a vyrábajú vodík.

Postupy, pri ktorých sa neuplatňuje žiadny z uvedených princípov, musia používať vodík a produkty syntézy.

Aj takto sa stále otvára globálny trh s vodíkovou ekonomikou vo výške 100 až 700 miliárd eur, poznamenáva Fraunhofer, takže nie je všetko stratené. Cesta k globálnemu trhu s vodíkom a s Európou ako hlavným importérom je však stále dosť dlhá.