Vodíkovou cestou

Krátký dojezd na baterii, nedostatečná síť nabíječek, dlouhá doba nabíjení, vysoká cena výroby elektromobilů… s tím vším se musejí momentálně vypořádávat automobilky, které nemají kvůli ultrapřísným emisním normám jinou možnost než nahrazovat část svých „spalovacích“ aut elektromobily s bateriemi.

Cestou čistých elektromobilů se vydal například koncern VW, ale některé jiné významné automobilky – hlavně světová jednička Toyota, čtyřka Hyun-dai–Kia i globálně menší hráči jako Honda – začínají sázet na vodík. Respektive na palivové články, do nichž tankujete vodík. Že mají budoucnost, nakonec připouští i šéf VW Herbert Diess, který ovšem tvrdí, že cenově dostupná technologie je ještě příliš vzdálená, a oni potřebují elektromobily hned.

Zmíněné konkurenční automobilky však mají opačný názor. Zejména Toyota, která na rozdíl od Hyundai neprodává čistě bateriové elektromobily, zato spustila sériovou produkci už druhé generace modelu Mirai; auta, kterého se od roku 2014 celosvětově prodalo už přes deset tisíc kusů. Také Hyundai vyrábí sériově svůj vodíkový model Nexo s dojezdem na jedno natankování 666 km, zhruba stejně jako Mirai. V současné době patří automobilce Hyundai více než sedmdesátiprocentní podíl na evropském trhu s vozy poháněnými palivovým článkem a mateřská skupina Hyundai Motor Group se zavázala investovat do této technologie do roku 2030 skoro sedm miliard eur. V celé EU jezdí nyní stovky vozů na vodíkový pohon, významnou část z toho představují taxíky v Paříži. Hyundai plánuje, že do roku 2025 dodá 1 600 nákladních vozů s vodíkovým pohonem do Švýcarska.

Jak ho vyrobit

Provozní výhody vodíkových aut jsou jednoznačné – namísto několikahodinového dobíjení baterií natankujete vodík za necelé tři minuty. V palivovém článku pak tento plyn reaguje se vzdušným kyslíkem, vzniká elektrická energie a ta je ukládána do baterií, které pohánějí motor. Jedinou emisí je – vodní pára. „Teoreticky bychom se mohli bez baterií obejít a napájet motor přímo. Ale přebytky energie je dobré ukládat a využít pro situace zvýšené spotřeby, například rozjezdy nebo předjíždění,“ říká expert na vodíkové pohony automobilky Toyota Václav Zikmund.

Důkaz, že baterie opravdu nejsou nezbytné, představují například drony. Zatímco bateriemi poháněné malé „elektroletadélko“ nesoucí kameru vydrží ve vzduchu sedm minut, vodíkový dron desetkrát tolik, navíc umí letět rychleji. „Palivové články jsou skvělé v tom, že jich můžete použít, kolik potřebujete, klidně pro pohon velkých náklaďáků. Aby tahač-elektromobil zvládl potřebný výkon, musel by vézt devět tun baterií, přitom vodíkový pohon váží se vším všudy 1,5 tuny. A natankováno má za deset minut, zatímco baterie by se nabíjely dlouhé hodiny,“ říká Zikmund.

Výhody vodíku vypadají jednoznačně – tak proč na něj ještě nejezdíme všichni?

Problém je v tom, odkud ho brát. Většina vodíku vzniká jako vedlejší produkt chemické výroby, proto pochází od firem, jako je třeba Unipetrol. Musí se ovšem vyčistit, což také něco stojí, uskladnit a dopravit na místo čerpání. K tomu jsou potřeba speciální třívrstvé nádrže – molekulu vodíku je nutné udržet uvnitř, což se zpočátku ne vždy dařilo. Porodní bolesti jsou ale pryč, takže úniky ze zásobníků ani z aut nehrozí.

Dalším způsobem výroby vodíku je elektrolýza vody, která je ovšem dost energeticky náročná. Ideální je tedy využít obnovitelné zdroje jako větrné elektrárny, které mají noční přebytky vyrobené elektřiny – pokud ji uložíme do vodíku, máme ji „schovanou“ na dobu, až bude potřeba.

Nejprve náklaďáky

Už před třemi lety vzniklo takzvané vodíkové kolegium, jehož členy se kromě automobilek, jako jsou Hyundai, BMW, Daimler, Honda či Toyota, staly také petrolejářské a technologické firmy, několik desítek významných korporací. Mimo jiné si daly za úkol dohodnout jednotné standardy, aby vývoj nešel živelně jako u elektromobilů, které se například potýkají s rozdílnými nabíjecími konektory. Automobilky se poučily, lze čekat, že postup bude rychlejší, než tomu bylo v případě bateriových pohonů. „Jsem přesvědčen o tom, že vodíková mobilita se výrazně nastartuje během příštích pěti let,“ míní Zikmund.

Za pravdu mu dávají i šéfové zmíněného vodíkového kolegia. „Budoucnost čistých energií na bázi vodíku je blíže, než si možná myslíme, protože celý průmysl usilovně pracuje na vyřešení klíčových technických problémů. Vodíkové palivo pomůže eliminovat uhlíkové emise, což je urgentně zapotřebí,“ říká Benoît Potier, místopředseda vodíkového kolegia. Zásadní pro zrychlení přechodu na vodík je snížení nákladů na výrobu vodíku – a tedy i jeho koncové ceny. Díky navyšování objemu výroby už v posledních pěti letech náklady na výrobu elektrolýzou klesly o 40 procent, a pokles pokračuje. Kolegium proto tvrdí, že ceny vodíkového paliva se v příštích deseti letech sníží zhruba o polovinu; výrazně více, než se dosud čekalo.

Tím by se vodík mohl stát konkurenceschopnou alternativou k jiným nízkouhlíkovým technologiím, a v některých případech dokonce i ke konvenčním fosilním palivům. Hlavně – a to už brzy, do roku 2025 – by se tak mohlo stát v případě nákladních aut na dlouhých trasách; u osobních aut bude přechod pomalejší. Také díky tomu, že mnoho firem mohutně investuje do klasických bateriových elektromobilů, které jsou třeba ve městech docela dobře použitelné.

Bleskové tankování

Nutností je také vybudování potřebné vodíkové infrastruktury. Momentálně je na světě jen 432 plnicích stanic, z toho 330 veřejných. Na Evropu připadá 177 plniček, z toho v Německu je jich nyní 87 a dalších 43 bude fungovat do příštího roku. Francie je s 26 stanicemi dvojkou, plánuje dalších 34 pump. V Česku by měl letos první stanici vybudovat Unipetrol v rámci své sítě Benzina, a to u firemního závodu v Litvínově; následovat mají dvě další, v Praze na Barrandově a v Brně, a v příštím roce pak další dvě.

Co se týče výhledů – které samozřejmě může negativně zasáhnout koronavirová krize –, v České republice by mohlo v roce 2030 podle odhadu ministerstva průmyslu a obchodu jezdit 60 až 90 tisíc aut na vodíkové články.

Celosvětově by alespoň částečný přechod na čistý vodík, vyráběný bezemisní cestou, měl znamenat snížení emisí skleníkových plynů až o 34 procent, tvrdí zpráva Hydrogen Economy Outlook, vypracovaná analytiky z Bloomberg NEF. Vodík by měl být i klíčem k dekarbonizaci mnoha dalších odvětví silně závislých na fosilních palivech, jako jsou hutní průmysl, těžkotonážní silniční a námořní doprava nebo výroba cementu.

Aby se naplnily ambiciózní cíle vodíkového kolegia, měly by investice do vodíkové infrastruktury představovat ročně mezi 20 a 25 miliardami dolarů až do roku 2050, kdy by mělo po silnicích jezdit 400 milionů osobních vodíkových aut, 15–20 milionů náklaďáků a zhruba pět milionů autobusů.

Stály by tak velké investice za to? Kromě zásadního snížení emisí CO2 by automobilisté nemuseli na rozdíl od stále nepraktického nabíjení elektromobilů měnit svoje cestovní návyky. Mohli by cestovat bez omezení na dlouhé vzdálenosti a tankovat bleskově; dokonce ještě rychleji, než tankují dnes do nádrží aut se spalovacími motory.