🚏 Vodíková doprava: Mýtus nebo realita? Otevřená debata s Alešem Douckem

 

Přepis rozhovoru

ML (Michael Londesborough): Dnešním hostem je Aleš Doucek. Aleš je vedoucím oddělení vodíkové technologie ve středisku jaderného výzkumu v Řeži u Prahy. Aleši, dnes často slýcháme o elektrifikaci našich automobilů i nákladních vozidel… jakou roli v tom hraje vodík?

AD (Aleš Doucek): Vodík je velmi významný, protože oproti elektrickým vozům na baterie nabízí skvělé dojezdové vzdálenosti. V osobních vozidlech jsme schopni dojezdu až 500 kilometrů a vodík jsme schopni načerpat za pár minut, což je velmi efektivní oproti elektrickým vozům na baterii, které vyžadují k nabití celé hodiny.

ML: Udělejme si v tom jasno: v našich vozech vodík nebudeme užívat stejným způsobem, jakým ho využívá NASA v raketách. Nebudeme ho spalovat, budeme užívat vodíkové palivové články.

AD: Správně. Vodíkový článek je velmi důležitým komponentem, protože umožňuje přeměnu chemické energie na elektrickou. Tuto elektřinu můžeme využít k pohonu aut. Ve srovnání se spalovacími motory je tento způsob daleko efektivnější.

ML: Takže využití vodíku a přeměna chemické energie na elektrickou prostřednictvím vodíkového článku, což jsi zmínil, umožní dojezd na dlouhé vzdálenosti na jednu nádrž. O jakých vzdálenostech mluvíme?

AD: Umíme si představit, že to bude víc než 500 kilometrů, což je srovnatelné s dojezdem dnešních benzinových aut.

ML: A jak dlouho trvá čerpání?

AD: Tři až pět minut, podle čerpací stanice.

ML: Propojíme v budoucnu tuto technologii s bateriemi, nebo ty dva systémy zůstanou samostatné?

AD: Jak kdy a jak kde. V malých autech, která jsou většinou užívaná ve městech, nám bohatě stačí elektromobily na baterii. Můžeme je nabít doma a jejich provoz je levný a efektivní. Na delší vzdálenosti, např. když jedeme na dovolenou, elektromobily na baterii nestačí. Také ve větších autech, autobusech nebo dodávkách cestujících na dlouhé vzdálenosti bude vhodnější využít vodík. Myslím, že během dalších deseti až patnácti let na silnicích uvidíme obě technologie.

ML: Během 10-15ti let tedy můžeme očekávat, že běžná rodina bude mít dvě auta? Jedno menší, auto na baterii pro místní dopravu, a automobil s vodíkovým palivovým článkem na delší vzdálenosti. A co cena? Bude to drahé?

AD: Je samozřejmě těžké říct, co bude v budoucnu. Dnes jsou auta na vodík jen o trochu dražší, než auta na baterii. Kilometr jízdy vodíkovým autem nás přijde zhruba na 2.50 Kč. Což je opět jen o trochu dražší než jízda autem na fosilní palivo.

ML: To znamená, že můžeme ujet zhruba 100 kilometrů za cenu 1O Eur.

AD: Přesně tak.

ML: To je velmi konkurenční cena. Kde vznikají ty dodatečné náklady? Je to kvůli hardwaru? Budu muset platit víc za vodíkový palivový článek? Je tohle ta drahá součást?

AD: Ano, tahle technologie zatím není tak vyspělá, jako technologie spalovacích motorů. Takže ze začátku do ní musíme investovat víc peněz. Největší problém, který brání širšímu rozvinutí trhu, je nedostatek čerpacích stanic. Zatím není dostatečně vyvinutá infrastruktura. To je pro zákazníky obrovská překážka.

ML:  Přijde mi to jako podobná situace, ve které jsou auta na baterie- nedostatek infrastruktury. Máme stovky let zkušeností s vývojem moderních automobilů. Jsme zvyklí dodávat uhlovodíkové palivo. Proto máme funkční systém a infrastrukturu. Musí existovat nějaký impuls věci změnit. Co musíme udělat, abychom tu změnu umožnili? Myslíte, že si čerpací stanice rychle uvědomí, že musí diverzifikovat nabídku na podporu nejen uhlovodíků, ale také vodíku?

AD: Myslím, že čerpací stanice již vidí možnosti stát se součástí budoucí vodíkové ekonomie. Můžeme říct, že se snaží zjistit, jak efektivně hrát svou roli. Do hry také samozřejmě přichází regulace, ať už z Pařížské dohody nebo Evropské Unie. Je téměř nemožné dodržovat tyto regulace využitím jen již existujících možností spalovacích motorů a elektromobilů na baterii. Výrobci automobilů i pohonných hmot jsou připraveni hrát svou roli v tomto budoucím trhu.

ML: Takže věříš, že průmysl v této změně vidí příležitost a připravuje se na ni. Vraťme se na chvíli zpět k pojetí vodíku jako pohonné hmoty. I když je vodík nejvíce vyskytovaný prvek ve vesmíru, na naší planetě se nevyskytuje ve formě H2 molekul, které bychom mohli využít v této technologii. Vodík se vyskytuje jako sloučenina, nejčastěji ve spojení s kyslíkem ve formě vody. Takže vodíkové palivo vlastně není ten správný název. Vodík funguje spíš jako akumulátor energie, než jako pohonná hmota jako taková. Odkud bereme náš vodík?

AD: To, co říkáte, je klíčové. Abychom vodík mohli používat jako pohonnou hmotu, musíme ho vyrobit. Na to máme v podstatě dvě možnosti. První, která je dnes nejrozšířenější, je výroba z uhlovodíků, jako oleje nebo metanu. Druhá cesta je výroba vodíku z vody, využitím elektřiny. Zde je jedna z největších výhod vodíku. Můžeme ho vyrábět z vody, což je čistý zdroj, prostřednictvím elektřiny, která též může být čistá a bez emisní. Vodík můžeme vyrábět i pro skladování energie v elektrické síti, což je, a nadále bude, velmi důležitá a dobře placená služba.

ML: Rozdělme tyto dva zdroje. Existuje tedy dlouhodobě udržitelný a ekologický zdroj- elektrolýza vody na výrobu vodíku. K tomu se vrátíme. Začněme ale s vodíkem vyrobeným z uhlovodíků. To je dnes hlavní zdroj vodíku?

AD: Ano, dnes je více než 90% vodíku vyrobeno z uhlovodíků. Je ale důležité podotknout, že i auto na vodíkový palivový článek napájené vodíkem z uhlovodíku je čistější, než auto na spalovací motor. Lokálně produkuje jen vodu- automobil nevypouští do vzduchu žádné škodlivé zplodiny. Z pohledu měst a minimalizace emisí nebo skleníkových plynů vyplývá auto na vodíkový článek daleko lépe, i s vodíkem z uhlovodíkových zdrojů.

ML: Nicméně, výroba vodíku z uhlovodíků obnáší náklady obětované příležitosti. Vyrábíme dnes dostatek vodíku na uspokojení rostoucího trhu vodíkových palivových článků nebo budeme mít problém s množstvím vodíku, které jsme schopni vyrobit.

AD: Dnes je vodíku dostatek. Není ale lehké, vybudovat nutnou infrastrukturu. Je nutné rozvinout obě části trhu- nabídku i poptávku.

ML: Takže ropné rafinérie jsou dnes schopné vyrobit dostatek vodíku na uspokojení rostoucího trhu vodíkových palivových článků. Ty mohou vodík bezpečně ukládat i převážet v rostoucí infrastruktuře, kde budeme jako konečný uživatel schopni vodík koupit.

AD: Ano, v tom nevidím problém a očekávám, že za několik let- pět až sedm, budou investice do budování vodíkové infrastruktury a logistiky. Ale nějak dramatické to nebude.

ML: V ohledu skladování a přepravy vodíku, je to dražší než skladování a přeprava uhlovodíkových kapalin, které dnes používáme jako palivo? Je to srovnatelné? Potřebují se na umožnění této technologie udělat nějaké změny, nebo již máme nutné prostředky k dispozici?

AD: Máme již nějaké možnosti jak vodík distribuovat. Prvním je natlakovaný plyn a druhým je zkapalněný vodík. Obě to jsou možné alternativy a mají své klady i zápory. V budoucnu, kdy budeme potřebovat mnohem větší množství vodíku, možná budeme potřebovat možností víc.   Například by se vodík mohl přepravovat v potrubí nebo by se mohl vyrábět přímo na čerpací stanici.

ML: Pravděpodobně by v tomto kontextu byla ohromná příležitost s elektrolýzou vody. Vodík bychom mohli vyrábět přímo na stanici poměrně snadno. Potřebovali bychom jen zdroj vody. Řekněte mi víc o aktuálním stavu elektrolýzy. Je dnešní proces výkonný a efektivní? Je technologie dostačující pro velkovýrobní aplikaci?

AD: Myslím, že nejdůležitější je říct, že vodíková mobilita je jen jeden kousek puzzle, protože vodík též využíváme jako nosič ke skladování energie. U vodíkové mobility užíváme přebytečnou energii z jiného sektoru, což může pomoci snížit náklady.  

ML: Takže máme elektrickou síť a předpokládáme, že je velice rozmanitá. Stále bychom mohli pálit uhlí, mohli bychom užívat jadernou energii i obnovitelné zdroje- větrné, solární, atd. Ve chvílích, kdyby byl nadbytek výroby elektřiny, poptávka by z nějakého důvod klesla a cena elektřiny se snížila. Navrhujete využít přebytečnou elektřinu v síti a uložit ji v chemické formě vodíkového plynu…

AD: Přesně. V blízké budoucnosti bude elektřina často takřka zadarmo.

ML: Dobrá, ale i když je elektřina zadarmo, vodík stejně musí projít elektrolýzou vody. Mohl byste mi dát přehled toho, jak efektivní je tento proces s využitím existující technologie a dělá se dnes výzkum nových možností, jak udělat elektrolýzu vody efektivnější?

AD: Efektivnost elektrolýzy je blízko 75% a na výrobu jednoho kilogramu vodíku potřebujeme zhruba 55 kilowatthodin, což je velmi dobré číslo.

ML: Takže využití elektřiny na uložení té energie do vodíku je na 75% efektivní. Co jsou náklady vyžití vodíku? Jak efektivní je vodíkový článek v přeměňování chemické energie ve vodíku zpět na elektřinu?

AD: U vodíkových článků je efektivnost přibližně 50%. Efektivnost celého oběhu z elektřiny na vodík zpět na elektřinu je přibližně 35%.

ML: Nicméně to bude soutěžit s existujícími technologiemi na skladování elektrické energie v jiných podobách. A klasický případ, rozhodně v ČR, je užívání vodní pumpy.

AD: Ano

ML: Takže užíváme přebytečnou elektřinu k pumpování vody z údolí na vrchol hory. Tam může zůstat a můžeme využít gravitační potenciál, když vypustíme vodu na regeneraci elektřiny. Pokud se nemýlím, to je přibližně 50-60% efektivní?

AD: Může být

ML: To ale stále není konkurenční…

AD: Musíme vzít v úvahu celou situaci, jelikož je velmi komplikované, vytvořit další vodní pumpy v Evropě. V lokální míře je to velmi náročné na okolí a nepopulární. Není moc lokalit, kde bychom mohli stavět další.

ML: A hora se vám nevejde do auta.

AD: Jasně

ML: To vše zní velice slibně. Řekněte mi víc o hlavních překážkách, které vodíku brání v ovládnutí trhu v automobilovém průmyslu. Co tomu zabraňuje?

AD: Komplexní vodíková ekonomika je složité téma. Potřebujeme infrastrukturu na čerpání, potřebujeme výrobce automobilů, autobusů i vlaků. Některá vozidla již na trhu jsou, ale nemají tak velkou kapacitu, jako konvenční automobily. Aby vodík fungoval jako standartní palivo, potřebujeme i legislativní změny.

ML: Před asi osmi lety jsem se svezl vodíkovým autobusem, který jste Vy vyvíjel, ale od té doby jsem bohužel v Praze další vodíkový autobus neviděl. Vím, že v jiných městech jsou, ale tady ne. Bude v Čechách v budoucnu legislativa na podporu této technologie?

AD: Naštěstí již existují dotace na vodíkové čerpací stanice, což je velmi důležité, a v budoucnu by měli být další dotace na čistou dopravu, zejména pak veřejnou. Očekávám, že nějaké z těchto dotací budou využity na vodíkové autobusy a mám informace, že poměrně brzy uvidíme vodíkové busy v několika českých regionech, hlavně v Moravsko-Slezském regionu, a nejspíš také v Praze.

ML: A měli bychom se vodíkových busů a aut bát? Všichni pamatujeme, jak raketa od NASA po vzletu vybouchla. Vím, že tohle je úplně jiné využití vodíku, ale stejně je tam stigma. Ke strachu možná vede nevědomost, je ale oprávněný?

AD: Vodík, jako každé jiné palivo, obsahuje mnoho energie. Stejně jako ke každému palivu k vodíku musíme mít respekt. Dnes má každé zařízení, které obsahuje vodík, vodíkový sensor, který zaznamená únik, automaticky zavře tlakovou nádobu a spustí ventilátor na vyvětrání vozidla. Takže nevzniká koncentrace, která by mohla vybouchnout. Z mého pohledu není zásadní rozdíl rizika výbuchu mezi benzínem a vodíkem.

ML: Aleši, ve Vašem institutu jste vedoucí oddělení vodíkové technologie. To Vám dává možnost nahlédnout do budoucnosti dopravy celého světa a její udržitelnosti. Vidíte budoucnost optimisticky?

AD: Zajisté jsem optimistický. Vidím veliké hnutí v Německu, Japonsku, také Kalifornii ke změně z využívání fosilních paliv v dopravě na alternativní zdroje, hlavně na vodík. Očekávám, že během 10-15ti let budou vodíková vozidla standartní i na českých silnicích. S vodíkovými palivovými články máme jasnou budoucnost.

ML: V duchu jasné budoucnosti pro nás všechny, Aleši, děkuji, že jste přišel do „Let’s talk about it“.

AD: Děkuji za pozvání.