Probouzení se ze snu o vodíkové budoucnosti

Politické strategie zaměřené na dekarbonizaci energetiky většinou spoléhají primárně na kombinaci obnovitelných zdrojů elektřiny a následnou elektrifikaci sektorů s výraznou emisní stopou. Elektrifikace však není jedinou možnou cestou k bezemisní energetice: prakticky všechny transformační plány totiž počítají také s masivním rozšířením tzv. zeleného vodíku, vyráběného primárně z vody pomocí elektrolýzy. 

Probouzení se ze snu o vodíkové budoucnosti

ABSTRACT: Although European decarbonisation efforts largely rely on green hydrogen, its wider employment is constrained by insufficient current and projected production (electrolyzers) and transport capacities. The production of green hydrogen also requires a large amount of cheap electricity from RES that currently cannot be realistically suplied.


 

Poslední takovou iniciativou je třeba unijní plán „REPowerEU“, v němž se vodík ocitá téměř v hlavní roli. Podobně jako v jiných strategiích můžeme i zde zaregistrovat zrod jakéhosi paradoxu v přístupu k vodíku: zatímco současná realita jeho rozšíření reflektuje relativně nízké vývojové stádium, v němž je vodík jakýmsi futuristickým řešením pro svět zítřka, střednědobé výhledy předpovídají významný podíl tohoto paliva na energetickém mixu, a to s téměř chlácholivou samozřejmostí. Oba pohledy přitom mají něco do sebe. Potenciál zeleného vodíku pro energetiku 21. století je totiž skutečně značný, jeho širokému využití nicméně brání mnoho dosud nepřeklenutých překážek ve výrobě, distribuci i využití.

 

CO ZMŮŽE VODÍK?

Mezinárodní energetická agentura (IEA) předpokládá, že vodík se v roce 2050 může podílet na jedné desetině celkové spotřeby energie. Tento předpoklad vychází z takzvaného Net Zero Emissions (NZE) scénáře, neboli z modelu, který počítá s dosažením uhlíkové neutrality v první polovině tohoto století. Je důležité zmínit, že tento model je značně optimistický: kromě rapidního růstu výrobní kapacity obnovitelných zdrojů energie (OZE) počítá například také s absolutním poklesem spotřeby energie, jemuž dosavadní vývoj v energetice rozhodně nenasvědčuje. Přesto se však jedná o užitečné vodítko, indikující, do jaké míry vodík může k dekarbonizaci přispět.

Jak však upozorňuje tabulka 1, vycházející ze studie agentury Agora Energiewende, široká škála potenciálních využití vodíku ještě neznamená, že se v každém případě jedná o vhodnou volbu. Protlačování vodíku v oblastech, kde existují efektivnější a levnější řešení, může být dokonce vyloženě „špatným nápadem“, zejména s ohledem na energetické ztráty při konverzi vodíku na elektřinu či teplo. Podpora vodíku by tudíž vždy měla brát v potaz dostupné alternativy, kontext a dlouhodobý výhled, a to především v případě „kontroverzních“ uplatnění.

 

Tabulka č. 1: Které oblasti (ne)potřebují vodík k dosažení uhlíkové neutrality?
Zdroj: Autor na základě Agora Energie-wende and Guidehouse (2021): Making renewable hydrogen cost-competitive: Policy instruments for supporting green H2.

 

Kde je tedy vodíku třeba? Konkrétně se podle odborníků hodí k finální spotřebě zejména v dopravě a průmyslu, neboli tam, kde elektřina nepomůže či nepostačí. Tomu odpovídá fakt, že s vodíkem se v oblasti dopravy počítá zejména v letectví a námořní přepravě (kde není mnoho jiných alternativ), v silniční dopravě pak primárně pro dálkovou přepravu (pro níž není elektrický pohon optimální volbou). Průmyslové emise pak může vodík snížit zejména, pokud se prosadí v ocelářství, výrobě cementu a chemickém průmyslu (zejm. výroba amoniaku). Například v ocelářství scénář NZE doufá, že v ocelářství vodík téměř kompletně nahradí uhlí, které je pro toto odvětví zcela zásadním energetickým zdrojem. V jiných oblastech má pak zelený vodík vystřídat hlavně zemní plyn, ropu a teplo vyrobené z fosilních zdrojů.

V kontrastu k této idealistické bezuhlíkové vizi však stojí realita takzvaného „Announced Pledges“ (APS) scénáře, jež modeluje budoucí vývoj podle skutečných závazků k dekarbonizaci, k nimž se zatím státy upsaly. Podle studie IEA dokáže vodík v případě naplnění scénáře APS do roku 2030 snížit poptávku po fosilních palivech pouze velmi omezeně; a to o 0,3 až 0,4 % v případě zemního plynu (14 miliard m3), uhlí (20 milionů tun uhelného ekvivalentu) i ropy (360 tisíc barelů za den). Tato čísla asi nikoho neohromí. A přesto – ač je scénář APS oproti NZE výrazně „přízemnější“ – je k jejich dosažení třeba překotného rozvoje, kterému zatím mnohé nenapovídá.

 

Obrázek č. 1: Kapacita elektrolyzérů, zelený vodík v průmyslu a průměrné roční investice do nízkoemisního vodíku ve srovnání s "Announced Pledges" scénářem, roky 2021 a 2030Pozn.: Plánované projekty zahrnují pouze projekty s oznámeným datem zahájení provozu.
Zdroj: IEA Hydrogen Projects Database 2022

 

JAK K CÍLI?

V roce 2021 činila světová poptávka po vodíku 94 megatun (Mt), podílel se tak asi na 2,5 % světové energetické spotřeby.

Většina vodíku však byla spotřebována v tradičních sektorech a vyrobena za použití fosilních paliv. Bezemisní vodík, získaný převážně z CCUS technologií (carbon capture, utilization and storage; zachycení, použití a ukládání uhlíku), nepřesáhl ani jednu megatunu. Podle projekcí poptávka do roku 2030 nadále stoupne na 115 Mt, z čehož však pouze dvě megatuny poputují na nové způsoby využití. Pokud chce tedy energetický sektor dosáhnout vytyčených klimatických cílů, své snahy musí soustředit dvěma směry: na dekarbonizaci výroby vodíku pro tradiční průmyslové využití a na zvyšování poptávky po vodíku v nových odvětvích.

K tomu jsou nutné tři zásadní a vzájemně provázané kroky: rozvoj instalované kapacity pro výrobu zeleného vodíku pomocí elektrolýzy, mnohonásobné navýšení investic a zajištění jistého růstu poptávky. Co se týče elektrolýzy, současná globální instalovaná kapacita se pohybuje kolem 500 MW (z toho 200 MW v Číně), zatímco k dosažení scénáře APS je v roce 2030 třeba 250 GW (!). Jak ukazuje graf IEA, jedině skutečně skokové změny by mohly přinést podobný boom. Současný stav projektů na výstavbu elektrolyzérů však podle společnosti McKinsey nenabízí mnoho optimismu: ačkoliv stovky (dle dostupných informací přibližně 680 velkých) projektů jsou v přípravě, méně než desetina z nich již obdržela finální investiční rozhodnutí potřebné k brzké realizaci.

Kromě toho, i kdybychom přijali nepravděpodobný předpoklad, že se podaří zrealizovat všechny aktuálně navržené projekty na stavbu elektrolyzérů, jejich kapacita by se v roce 2030 pohybovala v rozmezí 134 –240 GW. I takto idealistický vývoj by tak vedl při nejlepším k dosažení pouze poloviny kýženého cíle! Navíc musíme mít na paměti, že pro rozmach elektrolýzy bude zcela zásadní dostatek elektřiny z obnovitelných zdrojů, a to nad rámec jejího využití k finální spotřebě. Vzhledem ke zdaleka nedokončenému přechodu na OZE v elektroenergetice se tento převis nabídky „zelené“ elektřiny jeví značně nepravděpodobně.

Navyšování investic je tudíž naprostou nezbytností pro další rozvoj vodíkové energetiky. Podle McKinsey by se měla spolupráce mezi soukromým a veřejným sektorem zaměřit na dva provázané kroky, jimiž jsou investování do nových projektů a jejich následná implementace. Jak již bylo zmíněno, v současnosti se připravuje zhruba 680 „large-scale“ komerčních projektů (asi třetina z nich v Evropě), 61 z nich disponuje plánovanou kapacitou přesahující 1 GW pro elektrolýzu nebo 200 000 tun vyrobeného nízkoemisního vodíku za rok pomocí CCUS. Většina z těchto plánů se však stále nachází ve fázi přípravy a více než 90 % z nich čeká na odsouhlasení.

Hlavní překážkou bránící jejich dotažení je nejistota poptávky, pramenící zejména z nechuti spotřebitelů (mezi nimiž jsou i samotné státy) vstupovat do dlouhodobých kontraktů. Cesta k úspěšné implementaci tak vede přes spolupráci mezi soukromým a veřejným sektorem. Konkrétně, byznys a průmysl by měl rozšiřovat kapacitu, a tím zvyšovat nabídku, rozvíjet infrastrukturu a úspěšně realizovat již odsouhlasené projekty. Veřejný sektor naopak musí zajistit mezinárodní koordinaci (např. v podobě zavedení světových standardů a certifikačních systémů), dlouhodobou strategii podporující poptávku (např. kvóty či závazné cíle pro spotřebu vodíku) a určitou míru „povzbuzující“ státní podpory. V každém případě je však akce ze strany států na podporu čistého vodíku zásadní pro přerod vizí v realitu.


 

REPOWEREU: EMBLEMATICKÝ PŘÍKLAD NESOULADU MEZI STRATEGIÍ A REALITOU

Jak již bylo řečeno, Evropská unie ve své nejnovější energetické koncepci sází do velké míry právě na vodík, a to jak na rozvoj elektrolýzy, tak na progres v oblasti transportních, skladovacích a end-use kapacit. Podle plánu REPowerEU chce Evropa v roce 2030 spotřebovat 20 Mt zeleného vodíku (vzpomeňme zde realitu letošního roku, kdy byla globálně dostupná necelá jedna Mt čistého vodíku); polovina má být vyrobena samotnými členskými státy, druhá polovina má pocházet z dovozu.

K dosažení kýžené výrobní kapacity 10 Mt by musela kapacita elektrolyzérů vzrůst ze současných asi 200 MW na 65–80 GW, k čemuž by bylo třeba dodatečných 500 TWh elektřiny z OZE (tj. zhruba polovina současného elektrického výkonu instalovaného v EU). Nicméně, pokud se zrealizují všechny připravované projekty, v roce 2030 bude dosažena jen polovina tohoto cíle (39 GW). Stejně jako ve světě se navíc investoři k vodíkovým projektům zavazují jen zdráhavě: výrobní kapacita evropských projektů disponujících finálním investičním rozhodnutím zatím dosahuje pouhé 4 GW.

Evropská situace tak reflektuje tu globální: bez překotného rozvoje kapacity se plán těžko podaří naplnit. Ať už vypíchneme nedostatečnou poptávku (způsobenou mj. stále vysokou cenou zeleného vodíku) nebo nepřipravenost legislativních rámců a tržních pravidel, je jasné, že tomuto vývoji stále mnohé brání.

Kromě vlastní výroby pak EU nemá vyřešený ani import, v němž předpokládá roční dovoz dalších 10 Mt vodíku. V roce 2030 se přitom očekává dostupnost zhruba 12 Mt vodíku k vývozu na celém světě, EU by si tedy musela utrhnout přes čtyři pětiny celého koláče. Předběžné dohody zatím navíc Evropě zajišťují pouze necelou jednu megatunu vodíku za rok a více než 7,5 Mt zůstává nerozděleno. EU se tak bude muset obchodně utkat s dalšími bohatými státy s velkými vodíkovými plány (např. Japonsko, Jižní Korea). Více než polovina prozatím nasmlouvaného vodíku navíc pochází z Mauritánie, ne zrovna stabilní země v západní Africe, což v aktuálním kontextu vznáší mnohé otázky o energetické bezpečnosti.

V neposlední řadě, i kdyby se EU podařilo získat potřebné kontrakty, přetrvává problém nedostatečné infrastruktury: REPowerEU počítá s dovozem skrze tři hlavní koridory (Severní Afrika, Norsko, Ukrajina). Pomineme-li přetrvávající vojenský konflikt na Ukrajině a naprostou nejistotu s ním spojenou, dokončení potřebného potrubí do roku 2030 se opět jeví nerealistickým. Jen pro severoafrický koridor by bylo třeba čtyř velkých potrubních cest vedoucích přes Středozemní moře. A ačkoliv může tento přepravní úkol teoreticky usnadnit uzpůsobování existujících plynovodů a LNG terminálů, podobné úpravy jsou prakticky nereálné v Evropě bojující o zajištění dostatku zemního plynu na nadcházející zimy.

 


O AUTOROVI

Matyáš Urban studuje na Fakultě sociálních studií Univerzity v Amsterodamu, obor Politologie. Snaží se o lepší porozumění energetice skrze společenskovědní přístup, který se vyvarovává trivializace a přílišné politizace souvisejících témat.

Kontakt: mattyasurban@gmail.com

 

Tomáš Brejcha

Související články

Novým ředitele přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně je Ludvík Štrobl

Novým ředitelem přečerpávací vodní elektrárny Dlouhé stráně na Šumpersku je ode dneška Ludvík Štrobl. Ve funkci nahradil Vítězslav…

Studie: Za smog v Ostravě může hlavně topení uhlím. Huť a koksovny jsou spolu s dopravou viníky číslo dvě

Odborníci dlouho netušili, odkud znečištění ovzduší v Ostravě, kde lidé dýchají nejhorší vzduch v Česku, pochází. Konkrétně jak ke…

Bulharsko a Srbsko zahájily stavbu propojovacího plynovodu

Prezidenti Bulharska a Srbska Rumen Radev a Aleksandar Vučić dnes nedaleko Sofie zahájili stavbu plynovodu spojujícího obě balkáns…

Vítr a slunce v EU poprvé dodaly více elektřiny než plyn. Vodní elektrárny a reaktory zaostaly

Obnovitelné zdroje se v členských zemích Evropské unie uplatňují stále více. Solární a větrné elektrárny podle studie think tanku…

Matovič sľuboval, že Slovensko bude v energiách unikát. No inflácia udrela v eurozóne najviac práve na nás

Igor Matovič sľuboval, že vládny balík za 3,5 miliardy eur ochráni slovenské domácnosti a budeme vo svete unikát. Lenže viaceré kr…

Kalendář akcí

AQUATHERM Nitra

07. 02. 2023 - 10. 02. 2023
Medzinárodný odborný veľtrh vykurovacej, ventilačnej, klimatizačnej, meracej, regulačnej, sanitárnej a ekologickej techniky

E-Mobilita 2023, cesta k soběstačnosti

15. 02. 2023 08:00 - 18:00
Ostrava, na Černé louce, Pavilon A
Třetí ročník diskuzního fóra E-Mobilita si do hledáčku opět bere témata víc než aktuální. Moravskoslezský kraj se stává lídrem na poli vodíkových tech...

Energetický management pro města a obce

15. 02. 2023 09:00 - 16. 02. 2023 18:00
Praha, hotel DAP
Konference určená pro energetické manažery měst a obcí, jejímž hlavním tématem je snižování energetické náročnosti budov vlastněných veřejnou správou,...

Transportation Oil and Gas Congress 2023

20. 02. 2023 09:00 - 21. 02. 2023 20:00
Istanbul, Türkiye
TOGC 2023 is a B2B networking event for more than 350 specialists from pipeline industry that covers strategic goals and technical issues of the oil,...

ENERGY-HUB je moderní nezávislá platforma pro průběžné sdílení zpravodajství a analytických článků z energetického sektoru. V rámci našeho portfolia nabízíme monitoring českého, slovenského i zahraničního tisku.

75780
Počet publikovaných novinek
2092
Počet publikovaných akcí
881
Počet publikovaných článků
ENERGY-HUB využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování jakéhokoli obsahu či jeho části veřejnosti je bez předchozího souhlasu výslovně zakázáno.
Drtinova 557/10, 150 00 Praha 5, Česká republika