Přečtěte si:  Aby chytré město nebylo hloupé: MMR ČR vydalo publikaci o poučení z dobrých příkladů i z chyb

Vodíková strategie České republiky: důležitý krok vpřed i některé otazníky

12.8.2021 Koncem června 2021 byl učiněn důležitý krok k realizaci vodíkových a palivočlánkových technologií v ČR: Vláda ČR schválila Vodíkovou strategii České republiky, kterou připravil její gestor, Ministerstvo průmyslu a obchodu. Tato strategie je bezesporu důležitým dokumentem pro rozvoj vodíkové ekonomiky v ČR. Zároveň budí v čtenáři některé otázky, na něž dá odpověď teprve čas.

Obsah a cíle strategie

Vodíková strategie České republiky vzniká v kontextu Vodíkové strategie pro klimaticky neutrální Evropu, která odráží cíl Zelené dohody pro Evropu – dosažení klimatické neutrality do roku 2050. Cílem strategie je tedy redukovat emise skleníkových plynů takovým způsobem, aby současně došlo k hladké konverzi hospodářství směrem k nízkouhlíkovým technologiím.

S tím jsou spojeny dva strategické cíle:

•    redukce emisí skleníkových plynů,

•    podpora hospodářského růstu.

K jejich dosažení jsou stanoveny čtyři specifické cíle:

•    objem výroby nízkouhlíkového vodíku,

•    objem spotřeby nízkouhlíkového vodíku,

•    připravenost infrastruktury na dopravu a skladování vodíku,

•    rozvoj výzkumu, vývoje a výroby vodíkových technologií.

Vodíková strategie stojí na čtyřech pilířích:

•    výroba nízkouhlíkového vodíku,

•    využití nízkouhlíkového vodíku

•    doprava a skladování vodíku,

•    vodíkové technologie.

Tyto pilíře jsou vzájemně provázány – výroba a spotřeba musí být v rovnováze, aby se dosáhlo ekonomického využití příslušných technologií, v opačném případě bude nerovnováhu kompenzovat import ze zahraničí. Ke každému z pilířů přísluší právě jeden strategický cíl.

Strategie popisuje výchozí stav a odhaduje vývoj v časovém horizontu do roku 2050, který souvisí se strategickým horizontem Zelené dohody pro Evropu. V souladu s evropskou vodíkovou strategií je Vodíková strategie ČR rozdělena na etapy do roku 2025, 2030 a 2050.

Vodíková strategie ČR se týká především:

•    dopravy,

•    chemického průmyslu,

•    energetiky,

•    energeticky náročných průmyslových odvětví,

•    výrobců vodíkových technologií a dopravních zařízení,

•    přepravy, distribuce a skladování vodíku,

•    občanů, kteří budou využívat vodíkové technologie a žít ve zdravějším prostředí.

Tzv. „nízkouhlíkový vodík“ a jeho hlavní způsoby využití

Poněkud nelogické sousloví „nízkouhlíkový vodík“ se ve Vodíkové strategii ČR používá jako terminus technicus. Nízkouhlíkovým vodíkem se zde rozumí vodík, při jehož výrobě vznikne maximálně 36,4 g CO₂/MJ. Jde například o vodík vyrobený elektrolýzou elektřinou z obnovitelných zdrojů nebo z jaderných zdrojů, vodík vyrobený z bioplynu a vodík vyrobený ze zemního plynu nebo odpadu se zachytáváním CO₂.

Vodíková strategie se primárně věnuje takto vymezenému nízkouhlíkovému vodíku, protože jeho využití přispívá ke snižování emisí CO₂.

Nezávisle na způsobu výroby je vodík ve strategii rozlišován podle jeho čistoty dle normy ČSN ISO 14687.

Vodík pro palivové články s protonvýměnnou membránou (PEM), které se využívají především v dopravě, vyžaduje nejvyšší chemickou čistotu, aby bylo zajištěno, že ani při dlouhodobém provozu nedojde k degradaci a poškození palivových článků. Tento vodík se převážně vyrábí elektrolýzou vody.

Při ostatním využití nejsou na čistotu vodíku kladeny tak vysoké nároky. Vodík se v tomto případě využívá převážně jako vstupní surovina chemické reakce, případně pro výrobu tepla spalováním.  Požadavky na čistotu proto mohou být definovány konkrétním použitím, které může být citlivé na příměsi specifických látek. Příměsi a nečistoty je nutné posuzovat z pohledu konkrétní chemické reakce.

Předpokládané oblasti využití vodíku v ČR – strategie a otevřené otázky

Vývoj předpokládané potřeby vodíku podle jednotlivých oblastí využití ukazuje následující graf.

Je z něj patrno, že největší nárůst je předpokládán v oblasti dopravy. Podle zpracovatelů strategie je to nicméně – poněkud překvapivě – v převážné míře nákladní silniční doprava. Je otázkou, nakolik tento předpoklad odpovídá současnému stavu vývoje a reálného provozu palivočlánkových vozidel, viz články v rubrice Vodíkové technologie.   

Na pomyslné druhé příčce je využití vodíku v hutnictví. Při snaze dekarbonizovat odvětví hutnictví železa spoléhá EU primárně na vodíkové technologie, kdy principem bude redukce železné rudy vodíkem místo dodnes používaného uhlí či koksu, jež je hlavní původce sektorových emisí CO₂. Jak ale Vodíková strategie hned vzápětí uvádí, tyto technologie zatím nejsou na trhu dostupné – teprve se vyvíjí či testují. V dnes používaných vysokých pecích nelze uvažovat o plné náhradě koksu vodíkem, testuje se proto alespoň částečná náhrada. Pro plné nahrazení budou třeba zcela nové výrobní agregáty.

U kombinované výroby elektřiny a tepla (kogenerace) pomocí vodíku, které vychází jako třetí v pořadí, strategie uvádí: „Na základě provedených analýz se ukazuje, že výroba elektřiny a tepla pomocí kogeneračních jednotek na vodík není kvůli nízké ekonomické efektivitě otázkou blízké budoucnosti.“ Neřeší však bezemisní kogeneraci s využitím palivových článků, které mají na vstupu zemní plyn nebo bioplyn, z nichž si vodík samy vyrábějí, viz například technologie pro čističky odpadních vod.  

Soudě podle uvedených příkladů se nabízí otázka, nakolik bude Vodíková strategie ČR držet krok s reálným vývojem a komercializací příslušných technologií i zájmem jejich uživatelů. Je zřejmé, že důležité slovo při její implementaci v živé praxi řekne trh.

redakce Proelektrotechniky.cz

Ilustrační foto © archiv redakce Proelektrotechniky.cz

Obrázek © MPO ČR

Další informace včetně Vodíkové strategie ČR ke stažení zde

Přečtěte si také:

Palivový článek zefektivňuje energetické využití bioplynu: palivočlánková kogenerační jednotka v San Bernardinu zahájila komerční provoz

19.7.2021 Dvousettisícové průmyslové a zemědělské kalifornské město San Bernardino používá od července 2021 ve své čističce odpadních vod již dříve avizovanou palivočlánkovou kogenerační jednotku od amerického dodavatele FuelCell Energy. Její zvláštností je využívání místního bioplynu jen s minimálními úpravami.

Palivové články s pevnými oxidy mají perspektivu vyšší účinnosti a podpory využívání obnovitelných zdrojů energie

16.6.2021 Palivové články s pevnými oxidy (SOFC) mají perspektivu jako téměř bezemisní zdroje energie využívající na vstupu „tradiční“ média, jako je zemní plyn nebo bioplyn, ale také jako zdroj vodíku pro další palivočlánkové aplikace. Zvýšení jejich energetické účinnosti je nyní náplní vývojových projektů spolufinancovaných americkým Ministerstvem energetiky (DOE), jejichž hlavním účastníkem je americký výrobce palivových článku FuelCell Energy. 

Palivočlánková posunovací lokomotiva pro Sierra Northern: další vodíková aplikace na železnici

20.4.2021 Vedle elektrických jednotek pro osobní přepravu se palivočlánkové (vodíkové) pohony dostávají ke slovu i v železniční nákladní dopravě. Dokládá to americká společnost Sierra Northern Railway, železniční divize soukromé energetické firmy Sierra Energy Corporation ze Severní Kalifornie. Ta se rozhodla přestavět své dieselové posunovací lokomotivy na palivočlánkový pohon a v březnu 2021 započala s pilotním projektem. 

Sea Change: první americký palivočlánkový přívoz pro komerční provoz finalizuje výrobu

23.2.2021 Již letos začne brázdit vody zátoky v americkém San Franciscu palivočlánkový přívoz jménem Sea Change (Mořská změna). Nyní se nachází ve finální fázi výroby a během roku 2021 se začne s jeho zkušebním provozem. Tato loď je určena pro plně komerční provoz na linkách osobní lodní dopravy v San Franciscu. 

Největší evropský park palivočlánkových autobusů se dále rozrůstá: Kolín nad Rýnem převzal první Solaris Urbino 12 hydrogen

15.2.2021 Městská doprava v německém Kolíně nad Rýnem zaznamenala začátkem února 2021 důležitý milník: Tamní dopravce Regionalverkehr Köln (RVK) převzal první z 15kusové série palivočlánkových autobusů Solaris Urbino 12 hydrogen. Rozmnoží tím svůj park 37 palivočlánkových autobusů Van Hool, již nyní největší v Evropě.

StasHH: konsorcium hlavních hráčů na trhu bude standardizovat palivočlánkové moduly pro těžká vozidla

10.2.2021 Standardizace baterií, která v Evropě začala v 50. letech minulého století a v USA o několik desetiletí dříve, vyústila v rychlý rozvoj jejich využití v mnoha oblastech lidské činnosti. Totéž s největší pravděpodobností čeká do budoucna i palivočlánkové moduly. Důležitým milníkem je zahájení činnost konsorcia StasHH na začátku února 2021. Jeho cílem je zavést nomenklaturu HH pro palivočlánkové moduly, podobně jako je tomu u nomenklatury pro baterie. 

Palivočlánkový autobus také v Irsku: Dublin testuje Caetano na „zelený“ vodík

14.12.2020 Jednou z dalších zemí EU, která se seznamuje s provozem palivočlánkových autobusů, je Irsko. Průmyslové sdružení Hydrogen Mobility Ireland slavnostně přivítalo v první polovině listopadu 2020 v jeho hlavním městě Dublinu první palivočlánkový autobus, který zde poté vyrazil do ulic na testovací provoz. 

Palivové články s tavenými uhlíkatými sloučeninami pomohou efektivní výrobě vodíku

22.10.2020 V současné situaci, kdy je většina vodíku pro palivočlánkové aplikace vyráběna pomocí tzv. parního reformingu, se hledají stále nové způsoby jeho ekologičtější výroby. Vedle elektrolýzy z obnovitelných zdrojů nebo využití malých jaderných reaktorů je další z možných cest využívání vysokoteplotních palivočlánkových jednotek, které mají na vstupu zemní plyn nebo bioplyn. Americký výrobce FuelCell Energy bude takovouto výrobu vodíku testovat ve známém výzkumném středisku Idaho National Laboratories (INL). Odbornou veřejnost o tom informoval na začátku října 2020. 

Palivočlánkové vlaky Alstom Coradia iLint zkušebně také do hor

18.9.2020 Celkem 31 palivočlánkových vlaků Alstom Coradia iLint se v současné době připravuje pro provoz v německých spolkových zemích Dolní Sasko a Hessensko v převážně rovinatém nebo mírně zvlněném terénu. O tyto vlaky projevil zájem také rakouský národní železniční dopravce ÖBB. Od první dekády v září 2020 do konce listopadu téhož roku bude na zkoušku provozován na hornatých regionálních tratích na jihu Rakouska.

FCwave^TM: Ballard představil první komerční palivový článek pro pohon lodí

11.9.2020 V situaci, kdy plavidla poháněná spalovacími motory představují významný zdroj znečištění vodních ploch a kdy zároveň baterie nejsou až na výjimky dostatečným zdrojem energie pro jejich elektrický pohon, představují palivové články slibnou příležitost pro významné zekologičtění tohoto druhu dopravy. Po ojedinělých aplikacích v říční plavbě nebo na trajektech představil kanadský dodavatel palivočlánkových jednotek Ballard začátkem září 2020 vůbec první komerční palivočlánkovou jednotku pro pohon lodí pod produktovým označením FCwave^_TM. 

Dopravce v Kolíně nad Rýnem představil veřejnosti největší evropský park palivočlánkových autobusů – 37 vozidel

31.8.2020 Region německé metropole Kolín nad Rýnem rozvíjí už od roku 2011 palivočlánkové autobusy, které provozuje tamní regionální dopravce Regionalverkehr Köln GmbH (RVK). Park palivočlánkových autobusů tohoto dopravce je dnes největší v Evropě – činí celkem 37 vozidel. Široká veřejnost s ním byla seznámena v srpnu 2020, těsně před jeho uvedením do provozu v plném rozsahu, v areálu RVK v Meckenheimu nedaleko Kolína nad Rýnem.

Knowledge Brief: příručka UITP shrnuje nejnovější evropské poznatky z projektů palivočlánkových autobusů

21.8.2020 Mezinárodní unie veřejné dopravy UITP ve spolupráci s projekty JIVE a JIVE 2 vydala v červenci 2020 stručné shrnutí nejnovějších zkušeností „Fuel cell buses: Best practices and commercialisation approaches“, česky „Palivočlánkové autobusy: osvědčené praxe a přístupy ke komercializaci“. Pro naše čtenáře z ní v tomto článku vybíráme některé zajímavé poznatky.

Do Evropy bylo dodáno prvních deset palivočlánkových těžkotonážních tahačů

13.7.2020 Začátek července 2020 se stal významným milníkem v evropské historii palivočlánkové elektromobility: Do Švýcarska bylo dodáno prvních deset nákladních tahačů typu of XCIENT Fuel Cell od společnosti Hyundai. Jde o vůbec první aplikaci palivočlánkové elektromobility v evropské těžké nákladní dopravě. 

Copyright © 2012 – 2023 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services