💧Pomůže vodík dekarbonizovat naši ekonomiku?

Přepis rozhovoru

ML (Michael Londesborough): Dle zákonů přírody vyžaduje jakákoliv aktivita zdroj energie - od dob Průmyslové revoluce je většinou na bázi uhlíku. Dnešní doba je ale plná změn, a tak se postupně od uhlíku ubíráme k jiným zdrojům energie. V tomto bude hrát důležitou roli vodík.

ML: Dnes je tu se mnou Václav Bystrianský, který pracuje v ORLEN UniCRE – v Centru pro výzkum a vývoj ve skupině ORLEN Unipetrol. Václav se specializuje na vodík, o kterém se dnes budeme bavit. Václave, vítejte v pořadu. Děkuji, že jste přišel. V diskuzích o vodíku často mluvíme v kontextu budoucnosti, tudíž má první otázka zní: Proč s námi není vodík tady a teď? 

VB (Václav Bystrianský): Děkuji za dotaz. Většina lidí ví, že vodík je s námi již víc než století. Myslím ale, že se o něm mluví jako o palivu budoucnosti, protože se zvyšuje naše intenzita pátrání po palivech bez uhlíku a vodík je schopný hrát velkou roli v dekarbonizaci průmyslu i dopravy. Myslím, že to je proč se dnes o vodíku bavíme v kontextu budoucnosti, a proč je vodík dnes velmi viditelný. 

ML: Takže o vodíku se hodně mluví v touze dekarbonizovat naší ekonomiku. O tom, proč to je důležité jsme se v programu bavili již několikrát. Bude tedy vodík hrát hlavní roli zejména v dekarbonizaci osobní dopravy?

VB: Ne, to nebude jeho hlavní uplatnění. Bezemisní vodík má mnohem širší uplatnění, než jen ve vodíkových vozidlech - doprava je jen jednou ze tří důležitých sektorů uplatnění vodíku. Dekarbonizace dopravy samozřejmě bude důležitá, vodík bude ale také hrát důležitou roli v dekarbonizaci energetického sektoru, ať už jako nízko emisní palivo nebo jako nosič energie např. pro soběstačné domy. Hlavně nám ale může pomoct dekarbonizovat těžký průmysl, zejména metalurgii, rafinérii a petrochemický průmysl. 

ML: Aha, takže budoucnost vodíku spočívá v mnohem širších aplikacích, než jen dopravě. Automaticky jsem si myslel, že se bude soustředit hlavně na naše automobily, ale jak vidíme, vodíková ekonomika má mnohem širší uplatnění. Vodík může pomoct s dekarbonizací napříč naší ekonomikou. Mohl byste to trochu rozvinout zmiňované tři hlavní sektory uplatnění vodíku? Pokud začneme s mobilitou, jak používáme vodík k pohonu automobilů? A jaké překážky musíme překonat, aby byl přechod úspěšný?

VB: Jak jsem zmínil, vodík tu je užíván v průmyslu už více než století a je už využíván i v dopravě. Vodík se používá např. při výrobě tradičních uhlíkových paliv, ať už benzínu nebo nafty. Zde užíváme vodík k vylepšení kvality paliva pro koncového zákazníka. Využitím bezemisního vodíku bychom mohli dekarbonizovat celý tento proces. V kontextu energetického využití - pálení vodíku neprodukuje CO2. Můžeme ho proto pálit rovnou v parních hořácích nebo smíchat s plynem a snížit emise v energetickém sektoru. Nebo můžeme vodík také použít jako nosič energie v palivových článcích, což jsou elektrochemická zařízení, která z kyslíku a vodíku ze vzduchu vyrábí čistou elektřinu bez emisí. Poté, samozřejmě, máme třetí sektor - jak už víme, vodík je často využíván v průmyslu. Vstupní surovinu, kterou dnes užíváme, můžeme nahradit čistým, bezemisním a obnovitelným vodíkem.

ML: Chápu. Říkáte, že vodík bude hrát velkou roli v produkci elektřiny. Vidíte ho tedy jako součást energetického mixu, jelikož obnovitelné zdroje mohou být trochu nevyzpytatelné? Když fouká vítr, můžeme získat větrnou energii, když svítí slunce…Vodík by mohl propojit tyto udržitelné zdroje elektřiny a udržovat je v elektrické síti.

VB: To by mohlo být jedno místo, kde vodík bude hrát roli. Zvýšíme-li množství obnovitelné energie, můžeme využít vodík k vyvažování sítě a uchovávat obnovitelnou energii ve vodíku. Nemyslím ale, že to je ta hlavní motivace k využití vodíku. Myslím, že hlavní uplatnění bezemisního vodíku bude v průmyslu a v energetickém sektoru.

ML: Rád bych se trochu vrátil a probral základy vodíku jako paliva. Dá se argumentovat, že vodík nelze nazývat palivem - jednoduše proto, že neexistují přístupné zdroje vodíku a musíme jej tudíž vyrábět. Co si o tom myslíte? Lze vodík nazvat palivem nebo je jen nosičem energie?

VB: Oba výklady jsou správně. Je ale pravda, že vodík není palivo, protože ho nelze použít v jeho přirozené formě, musíme ho vždy vytvářet. Když vodík ale pálíme, např. v plynových turbínách, potom to palivo samozřejmě je, poněvadž používáme teplo generované pálením vodíku při němž nevzniká žádné CO2. Jeho zajímavější využití je však, jak jste již řekl, jako nosič energie nebo jako vstupní surovina, jelikož vodík využíváme k chemickým reakcím. Ve vodíkových atomech ale můžeme také ukládat elektrony nebo energii a ty elektrony pak použít jinde v palivových článcích.

ML: Zmínil jste, že ORLEN Unipetrol už dnes vytváří velké množství vodíku jako vedlejší produkt jejich aktivit. Kdybychom chtěli začít užívat vodík jako palivo ve větším měřítku, museli bychom zvýšit kapacitu výroby. Zajímalo by mne, co si myslíte, že budou naše budoucí zdroje vodíku? S tím také souvisí často slýchané termíny jako šedý, zelený a modrý vodík. Řekl byste nám, co vlastně znamenají a jak si myslíte, že se budou vyvíjet v budoucnosti? Také by mne zajímalo, jak budou v budoucnosti figurovat diverzifikované zdroje vodíku?

VB: Jistě. Zaprvé, vodík je plyn bez barvy a bez zápachu. Ať už je modrý, zelený nebo šedý, z chemického hlediska je to stále ta samá molekula. Barevná označení se vztahují jen na zdroj vodíku nebo na způsob jeho výroby. Šedý je „standardně“ vyrobený vodík, tedy buď za zemního plynu nebo z frakcí těžkých olejů, což tedy znamená, že tvorba šedého vodíku zanechává emisní stopu. Zelený vodík je dnes velmi známý, jelikož je to vodík s nulovými emisemi. Tento vodík je vyroben procesem elektrolýzy, který je přednostně napájen obnovitelnou energií. Zde při výrobě vždy musíme brát v potaz zdroj obnovitelné energie. Nemůžeme zkrátka použít již existující obnovitelnou energii, tím bychom kradli tuto energii z energetického mixu - museli bychom zvýšit kapacitu výroby obnovitelné energie, abychom mohli vyrábět tento vodík. V neposlední řadě, modrý vodík je z velké většiny odpad nebo vedlejší produkt jiného procesu, např. elektrolýzy, kde je hlavním cílovým produktem oxid chloričitý a barvivo. Vodík je zde jeden z vedlejších produktů - to představuje dobrý příklad tvorby modrého vodíku.

ML: Jsou tedy průmyslové procesy, jako např. izolace soli, kde lze uzavřít kruh a vytvořit oběh a použít ten „odpadní“ vodík k něčemu užitečnému.

VB: Přesně tak. 

ML: Pobavme se trochu o číslech o kapacitě do budoucna - co nejspíš budou hlavní zdroje? V kontextu UniCRE: na čem pracujete, abyste měli vyšší výrobní kapacitu?

VB: Inu, když půjdeme na začátek hodnotového řetězce, jsou pouze dva možné zdroje vodíku. Buď z obnovitelné elektřiny nebo z biomasy. Biomasou nemyslím jen bioplyn, ale např. i směsný odpad nebo plastový odpad, protože s rostoucím důrazem na cirkulární ekonomiku přepracování těchto odpadních materiálů může být také zdrojem vodíku. Jedním z problémů s tímto zdrojem je však čistota - vodík musíme vyčistit. Je to však jistá cesta, jak uzavřít kruh a udržitelná cesta, jak vyrobit vodík.

ML: Řekněte mi, jakou to bude vyžadovat koordinaci mezi regiony v ČR, postupem času možná i mezinárodní spolupráci, aby vodíková ekonomika fungovala v praxi? Když se podíváme do budoucna, kde je velká část ekonomiky na bázi vodíku - jak bude fungovat výroba a obchod s vodíkem, na národní i nadnárodní úrovni?

VB: V ČR máme nevýhodu toho, že k nám nepatří žádné moře. Mnoho evropských států chce budovat zdroj obnovitelné energie právě na moři, což bude produkovat dostatek energie na výrobu vodíku na pevnině. Z hlediska dopravy vodíku mezi státy, bylo by těžké převážet ho po silnicích, jelikož by to negativně ovlivnilo jeho, řekněme, ekonomickou výhodnost. V ČR bychom se tedy měli soustředit na zvýšení množství obnovitelných zdrojů nebo na užívání přebytků nukleární energie na výrobu čistého vodíku. Avšak je důležité zmínit, že jelikož se bavíme o velmi novém trhu, novém tématu, je to stále velmi závislé na legislativě. Já doufám, že legislativa co nejvíce rozšíří cesty, jakými lze vyrábět nízko-emisní vodík. 

ML: Václave, vy pracujete v ORLEN UniCRE - výzkumně vzdělávacím centru skupiny ORLEN Unipetrol. Povězte mi, jak vodík může pomoct s dekarbonizací skupiny ORLEN Unipetrol? 

VB: Skupina ORLEN Unipetrol je již dnes největším producentem vodíku v ČR. Zároveň je také největším spotřebitelem vodíku, takže většinu vodíku, kterou ORLEN Unipetrol vyrobí, také spotřebuje.

ML: Dobře, řeknete nám k čemu se spotřebovává?

VB: Ano, jistě. Užívá se buď v rafinérském procesu, ke zkvalitňování paliv nebo při výrobě petrochemikálií. Musíme ale vědět, že veškerý vodík vyrobený z oleje má uhlíkovou stopu. Pokud bude možné vyrábět vodík bez emisí, můžeme dekarbonizovat veškeré rafinérské procesy. Toto je také aktuální trend pro těžký průmysl v Evropě. 

ML: Chápu. Dnes je tedy většina vodíku „šedý vodík“ a vy se ho snažíte nahradit „zeleným“ nebo „modrým“ vodíkem pocházejícím z jiných zdrojů, a ten používat v různých výrobních procesech v ORLEN Unipetrolu na výrobu konvenčních paliv nebo na výrobu plastů.

VB: Přesně tak. Stále to přitom bude ten samý produkt, který veřejnost už zná - stejné palivo, stejný plast, ale celková uhlíková stopa toho výrobku bude díky vodíku nižší.

ML: Takže chemie tedy zůstává stejná, snažíme se ale využívat více obnovitelné zdroje - vytvořit udržitelnější výrobní model. Pokud se však nepletu, vodík stále vzniká jako vedlejší produkt dalších výrobních procesů. Zvýší-li se tedy výrobní kapacita vodíku, mohl by být i distribuován dále? Pro představu jej lze např. užívat k dekarbonizaci procesů v petrochemickém průmyslu, ale plánuje se, že začne petrochemický průmysl také dodávat vodík i k širšímu ekonomickému využití?

VB: Ano. Věřím, že přesně to se stane. Musíme si uvědomit, že vodík už je široce užíván. Kdybychom ho užívali výhradně k dekarbonizaci dopravy, bylo by těžké ho používat i k jiným účelům, kterým dnes slouží. Musíme pochopit, že zde je obrovská kapacita obnovitelných zdrojů, kterou musíme využít na výrobu vodíku. A poté, co ho použijeme k dekarbonizaci např. rafinérského průmyslu, můžeme jej začít používat např. pro vodíkovou mobilitu v budoucnosti, což nám zase umožní automobilovou dopravu bez emisí.

ML: Zajímalo by mě, jak z Vašeho unikátního hlediska vidíte budoucí rozvoj. Jste samozřejmě i aktivní při tvorbě vodíkové strategie do budoucna. Jaké jsou podle Vás, Václave, hlavní překážky, které musíme překonat? Co je nejdůležitější zdolat, abychom mohli uvést vodíkový systém v plné míře?

VB: Myslím, že je stěžejní to neuspěchat a nesoustředit se pouze na zelený vodík do osobních automobilů - vodík má přeci jen obrovský potenciál! Bude klíčové získat dostatečný zdroj energie, zvýšit kapacitu obnovitelných zdrojů vodíku. A také, až přijde vodíková mobilita, musíme rozumět, jak skladovat, převážet a čistit velká množství vodíku.

ML: Takže čištění, skladování a převoz, abychom mohli vodík začít tankovat. Václave Bystrianský, děkuji, že jste přišel do „Let’s talk about it“. Přeji hodně štěstí ve Vaší práci.