Barcelona 10. augusta 2020 – Potenciál vodíka ako hlavnej hnacej sily energetického prechodu sa stáva stále širšie akceptovaný. Zatiaľ však neexistuje však zhoda na tom, ako „čistý“ vodíkový priemysel od základov vybudovať. Podľa magazínu Natural Gas World (NGW) je napriek rôznym prijatým stratégiám deliacou líniou aj to, či je budúcnosťou odvetvia výlučne zelený vodík z OZE, alebo aj tzv. modrý vodík z fosílnych palív a technológiou zachytávania uhlíka.

Medzi hlavné otázky patrí spôsob, ako zvýšiť výrobu, znížiť náklady, zvýšiť dopyt a distribuovať palivo. V posledných mesiacoch bolo v EÚ prijaté množstvo stratégií, riešenia týchto základných otázok však podľa NGW zostávajú útržkovité a často protichodné.

V júni nemecká vláda prijala národnú stratégiu pre vodík. Dokument ponúka prehľad plánu výstavby priemyslu založeného na zelenom vodíku. Stratégia tvrdí, že jej cieľom je, aby štát vytvoril priaznivé podmienky pre súkromný sektor na jeho investície do výroby, prepravy a využívania vodíka bez emisií s cieľom dekarbonizovať odvetvia hospodárstva .

Krátko nato Európska komisia (EK) predstavila svoj vlastný plán, ktorý sa nazýva Európska aliancia pre čistý vodík a je súčasťou plánu obnovy EÚ novej generácie v hodnote 750 miliárd eur. Hovorí o podpore vodíka ako suroviny, paliva, nosiča energie alebo skladovacieho riešenia s cieľom znížiť emisie skleníkových plynov v priemysle, doprave, energetike a stavebníctve. Spaľovanie vodíka uvoľňuje čistú vodu a nie CO2.

„Očakáva sa, že obnoviteľná elektrická energia do roku 2050 dekarbonizuje veľkú časť spotreby energie v EÚ, nie však celú,“ pripúšťa stratégia EK s tým, že práve vodík by sa mal postarať o zvyšnú časť. Komisia vidí jeho potenciál pri skladovaní obnoviteľnej energie, s využitím v batériách a doprave, poskytovaní zálohy pri sezónnych výkyvoch a prepájaní výrobných miest so vzdialenejšími dopytovými centrami.

Práve táto všestrannosť podľa Medzinárodnej energetickej agentúry (IEA) umožňuje vodíku naberať na obrátkach. „Technológie, ktoré sú už dnes k dispozícii, umožňujú vodíku vyrábať, skladovať, prepravovať a využívať energiu rôznymi spôsobmi,“ uvádza IEA v nedávnej správe. „Široká škála palív – vrátane OZE, jadrového paliva, zemného plynu, uhlia a ropy – je schopná vyrábať vodík. Môže sa prepravovať ako plyn potrubím alebo v tekutej forme loďami, podobne ako skvapalnený zemný plyn (LNG). Môže sa premeniť na elektrickú energiu a metán na výrobu energie pre domácnosti a priemysel krmív a na pohonné hmoty pre osobné automobily, nákladné autá, lode a lietadlá. “

Avšak popri nadšení z potenciálu vodíka narastá aj uvedomenie si náročnosti výzvy postaviť vodíkový priemysel takmer z ničoho. Výsledkom sú rozporné odpovede na otázku, ktoré konkrétne palivá by sa mali podporovať pri rozvoji ekologického vodíkového hospodárstva. Viac ako 95 % vodíka spotrebovaného po celom svete – väčšinou v energeticky náročných ťažkých odvetviach – tvorí „šedý“ vodík, vyrobený z uhlia alebo plynu.

IEA odhaduje, že 70 miliónov metrických ton, ktoré boli vyrobené v roku 2019, uvoľnilo do atmosféry 830 miliónov ton CO2.

Modrý vodík – vyrobený z fosílnych palív, ale využívajúci technológie na zachytávanie uhlíka – je zásadným krokom k expanzii okrajového sektora na hlavný zdroj energie. Ponúka lacnejší a rýchlejší spôsob odstránenia priemyselných emisií a zároveň pomáha budovať dopyt a infraštruktúru, ktorá bude potrebná pre zelený vodík.

Odhadované súčasné náklady na šedý vodík v EÚ sa podľa Európskej komisie pohybujú okolo 1,5 eur/kg v závislosti od cien plynu a bez ohľadu na náklady na CO2. Náklady na modrý vodík sa pohybujú okolo 2 eur/kg. Zelený vodík v súčasnosti stojí 3,5 – 6 eur/kg.

„Vývoj modrého vodíka je nevyhnutný, pretože zelený vodík nebude dostupný vo veľkých množstvách, kým nebude energetický sektor úplne dekarbonizovaný obnoviteľnou elektrinou, teda najskôr pred rokom 2040, pravdepodobne však do roku 2050,“ tvrdí Ralf Dickel z Oxfordského inštitútu pre energetické štúdie. „Štart s modrým vodíkom bude nevyhnutný pre včasnú a hlbokú dekarbonizáciu a pripraví cestu pre vstup zeleného vodíka na trh hneď, ako to bude možné.“

Oponenti varujú, že je to predvídateľná súčasť úsilia priemyslu fosílnych palív v snahe zostať relevantným v období energetického prechodu. „Zveličovanie svojho nízkouhlíkového potenciálu plynárenským priemyslom je nebezpečným odvádzaním pozornosti od snahy udržať všetky druhy plynov, najmä fosílny, v ponuke energie a pomáha odvetviu odvrátiť aby sa stalo zastaralý popri viac klimaticky ohľaduplných zdrojoch a elektrifikácii,“ hovorí mimovládna organizácia Observatórium pre Európu.

Berlín sa zaviazal dať na podporu rozvoja vodíkovej ekonomiky desiatky miliárd, zatiaľ čo stratégia v súčasnosti uvádza podrobnosti o výdavkoch iba 9 miliárd eur. Dlhodobé náklady na dekarbonizáciu jednotlivých priemyselných odvetví sú oveľa vyššie. Analytici vo Varšavskom stredisku pre východné štúdie (OSW) odhadujú, že čistenie iba oceliarskeho a chemického priemyslu bude stáť okolo 75 miliárd eur. Tieto dva sektory zabezpečujú v Európe podstatnú časť súčasného 55 TWh dopytu po vodíku. V snahe o pokušenie súkromných investorov dostanú nemecké projekty na báze vodíka z Berlína preferenčné zaobchádzanie pri žiadaní o finančné prostriedky EÚ, konštatuje NGW.

Prevádzkovatelia elektrolyzérov – vyrábajúci zelený vodík využívajúci obnoviteľné zdroje energie na rozdelenie molekúl vody – budú oslobodení od dane, čo predstavuje pätinu cien elektrickej energie v Nemecku. Cieľom nemeckého plánu je do roku 2030 uviesť do prevádzky a prevádzkovať 5 GW elektrolytickej kapacity, čo predstavuje ročnú výrobu vodíka 14 TWh. Do konca nasledujúceho desaťročia by sa kapacita elektrolýzy mala zdvojnásobiť. V stratégii EÚ sa neuvádza konkrétna úroveň verejnej podpory, ale uvádza sa v nej, že v nasledujúcich štyroch rokoch bude potrebné investovať celkovo 180 miliárd EUR na vytvorenie 4 GW elektrolytickej kapacity, pričom do roku do roku 2030 by to malo byť 40 GW.

Lobistická skupina Hydrogen Europe – ktorej členovia zahŕňajú všetkých energetických gigantov Európy, ako aj vodíkových hráčov a výskumných pracovníkov – odhaduje, že na rozšírenie segmentov zeleného a modrého vodíka v EÚ, každého o 40 GW do roku 2030, bude potrebná celková investícia vo výške 430 miliárd EUR.

Z toho by 145 miliárd eur mali predstavovať verejné prostriedky. Odhaduje sa, že zvýšenie výroby zeleného vodíka na 40 GW by si vyžadovalo 220 miliárd EUR. Očakáva sa, že celkový dopyt po vodíku v roku 2030 dosiahne okolo 90–110 TWh. To znamená, že vodík vyrábaný fosílnymi palivami bude naďalej zohrávať významnú úlohu.

Dickel hovorí, že odmietnutie väčšiny segmentu modrého vodíka bude mať za následok ťažšie dosiahnutie plnohodnotného hospodárenia s vodíkom. Hovorí, že bez tohto prechodného kroku by „ašpirácie pre vodík mohli klesať kvôli nerealistickým očakávaniam založeným skôr na politickej než komerčnej a technickej realite.“

Európska komisia tvrdí, že stratégia sa sústreďuje na obnoviteľný vodík. „Má najväčší potenciál na dekarbonizáciu, a preto je najkompatibilnejšou možnosťou s cieľom EÚ v oblasti neutrality klímy.“

Niektorí odborníci, ako napríklad chemický inžinier a energetický výskumník Samuele Furfari, tvrdia, že veda nepodporuje očakávania týkajúce sa zeleného vodíka, ktorého výroba spočíva v hydrolýze vody a uskladnení vodíka na spaľovanie v čase a na mieste, kde bude potrebné.

„Je to štvorstupňový proces, ktorý zahŕňa výrobu prebytočnej elektriny z vetra a slnka, jej transformovanie na vodík elektrolýzou vody, stlačenie alebo skvapalnenie a preprava vodíka a nakoniec spálenie pri výrobe elektriny,“ vysvetľuje Furfari s tým, že hoci si žiadny z týchto krokov nevyžaduje novú technológiu, priemyselné chemické procesy nie sú nikdy stopercentne efektívne.

EK však tento základný fakt chemického inžinierstva ignoruje, tvrdí expert. „Krok 2 je nanajvýš účinný na 80 % a krok 3 na 70 %. Krok 4 s palivovými článkami – nákladná technológia, ktorá ešte nie je v hromadnej výrobe napriek 30-ročnej podpore – je teraz 50 % efektívna, aj keď si v budúcnosti dokážeme predstaviť 60%. Účinnosť celého procesu je teda 0,80 x 0,70 x 0,50 = 0,28,“ vyčíslil a upozornil, že hoci sa vodíkové stratégie objavujú v správach EK od 70. rokov, nefungovali vtedy ani teraz.

„Vodík je príliš nestabilný na to, aby existoval sám, musí sa o to postarať chemický priemysel parnou reformáciou metánu. Para reaguje s metánom za vzniku vodíka a CO2, čo predstavuje 85 % svetového vodíka. Ďalších 15 % tvorí hlavne vedľajší produktom výroby chlóru a sódy z elektrolýzy chloridu sodného.

Vodík je podľa Furfariho dôležitý najmä na výrobu hnojív, čo je dôležitá v súvislosti s rastom svetovej populácie a významom poľnohospodárskych výnosov. Ďalším využitím vodíka je produkcia plastov.

Odborník súčasne podotkol, že znižujúce sa ceny plynu a úspory z veľkoprodukcie pomôžu znížiť cenu výroby vodíka. „Ale používanie OZE ju robí drahšou a zložitejšou. EK uvádza náklady na „modrý“ vodík 1,50 eur/kg a na „zelený“ vodík 2,5 až 5,5 eur/kg. Zelený vodík bude vždy drahší ako vodík vyrobený z plynu,“ tvrdí a dodáva, že zelený vodík bude musieť byť dotovaný, na čom môžu niektoré firmy, podobne ako pri biopalivách zarobiť vďaka zaručeným cenám a zelenému imidžu, za ktoré však zaplatia spotrebitelia a daňovníci.

„Spaľovanie vodíka na výrobu elektriny, keď sa vodík vyrába z elektriny, je extravaganciou podobnou udržaniu tepla pomocou horenia značkových kabeliek,“ dodal Furfari.