Nedivím se, v době energetické krize a nejistoty zdrojů je to logické. O vodíku se mluví jako o něčem, co nás bude v budoucnu provázet na každém kroku, co budeme používat místo benzinu a nafty, na topení, na provoz domácností... Veškeré vodíkové technologie dnes mají našlápnuto na obrovský rozvoj, lámou jedno tabu za druhým, a já vás proto chci nechat nahlédnout do fascinujícího vodíkového světa.

Vodík je tu odpradávna. Byl u všeho důležitého. Je to první atom, který vznikl po Velkém třesku. Je součástí veškerých vod naší planety. Nicméně, nikdo ho nikdy neviděl, je bezbarvý, za téměř 300 let od začátku první průmyslové revoluce se používal zcela minimálně. Vyjma chemického průmyslu, kde je významným meziproduktem pro výrobu velké části výrobků - např. hnojiv.

Vodík má zcela mimořádnou vlastnost - je menší než malinká molekula hélia. Ve vzduchu se jako molekula H₂ téměř nevyskytuje, přírodní zdroje vodíku jsou vzácné. Navíc se zatím vždy velmi složitě přepravoval a skladoval. Obrovské množství vodíku se vyrábí ze zemního plynu, velmi významný zdroj vodíku je v koksárenském plynu. Mimochodem, vzpomeňte si na svítiplyn, který byl ještě v 90. letech součástí téměř všech domácností. Obsahoval významný podíl vodíku.

V Mendělejevově tabulce prvků má vodík pořadové číslo 1. Pokud se někdo odkazuje na vodíkovou bombu, je někde úplně jinde. Chtěl bych vás ujistit, že bychom se museli pohybovat ve zcela jiných technologiích, kde se ani nejedná o známou molekulu H₂. Říkáte si, tohle nevím, neznám, a proto se bojím. Všechny “novoty” jsou přece tak podezřelé. Ale základní použití vodíku v chemickém procesu nebo spalování jako zdroj tepla zvládli snad už i lovci mamutů.

Věda a firmy do dnešních dní rozvinuly vodíkové technologie, které využívají úžasnou vlastnost prvku číslo 1 v jeho známé molekule H_2. Umíme vyrábět vodík elektrolýzou z obnovitelných zdrojů a zároveň umíme tuto „zelenou energii“ skladovat, nechat si ji na večer nebo na zimu. Samozřejmě umíme krátkodobě skladovat elektřinu i v baterkách, nicméně vodík má spoustu zajímavých výhod, které dnešní technologie naštěstí umožňují využívat. Pojďme se „tabulkovou jedničku“ naučit líp znát, abychom se jí přestali bát. Vybuchuje a sebere nám všechnu vodu na Zemi? Čtěte příště…

Nebo ne? Do povědomí lidí o vodíku se podle mě pořád vtírají dvě vodíkové tragédie – zkáza vzducholodi Zeppelin Hindenburg a vodíková bomba. U Hindenburgu s největší pravděpodobností nevybuchl a nehořel vodík, ale plášť vzducholodi, což se usuzuje z viditelné barvy plamene. Plamen vodíku je bezbarvý! Navíc se případ odehrál v roce 1937, kdy byly zcela jiné technické standardy, dokonce se tehdy objevily i teorie o sabotáži.

Vodíková bomba nepoužívá vodík v molekule H₂, kterou běžně obsahuje naše voda. Pracuje s izotopy vodíku deuterium a tritium, což je takzvaný těžký vodík. Princip této bomby je založen na slučování jader izotopů vodíku. K tomu je nutné vytvořit počáteční teplotu několika milionů stupňů Celsia, která rozběhne fúzi.

Od doby vzducholodi Hindenburg se v civilním využití vodíku nic strašného nestalo. Že nejsou nehody, to není pravda, ale bezpečnost vodíku je stejná jako u jiného obdobného média či paliva. Po dobu více než 150 let používání svítiplynu, což je směs s vysokým podílem vodíku, jsme ČR rozhodně nevyhodili do povětří. Dramata souvisela s otravou. Tedy nikoli s vodíkem, ale s jinou složkou svítiplynu, a to s oxidem uhelnatým. Díky současným bezpečnostním opatřením a vysoké kvalitě všech technických částí vodíkových technologií můžeme říci, že vodík je stejně bezpečné médium jako každé jiné. Samozřejmě, pokud ho používáme tak, jak máme.

Je jasné, že nejvíc nepřejícníků je z řad těch, kteří se bojí. To není nic nového pod sluncem. Známe čarodějnické procesy nebo ničení strojů na počátku průmyslové revoluce. Lidi ale můžeme vzdělat, proškolit, vysvětlit jim, o co jde, získat je pro věc. V relativně krátké době se pak z odpůrců stávají příznivci nového vývoje, který už vlastně novým není, a tak se ho není třeba bát.

Větší problém vidím v nekritických obdivovatelích. Ti se totiž domnívají, že vodíkové technologie vyřeší všechno. A nejlépe samy a za nás bez nás. Ano, vodík mnohé vyřeší, ale k tomu potřebujete spoustu času, postupné najíždění pilotních projektů a jejich budoucí propojení. Když vystoupí předsedkyně Evropské komise

Ursula von der Leyenová, tak se mi vždycky sejde spousta negativních reakcí. Jejich autoři mají pravdu, protože nepřesností kolem vodíkových technologií slyšíme od představitelů EK spousty.

Dalším neuralgickým partnerem jsou plynaři. Samozřejmě, mají do potrubí zemního plynu nainvestovány spousty peněz, ale plnit čistým “zeleným” vodíkem špinavé trubky od zemního plynu je opravdu šílené. A Evropa chce v tomto případě dávat dotace de facto za likvidaci čistého vodíku a jeho zašpiněni v trubkách. Je to takový návrat ke svítiplynu, tentokrát bez oxidu uhelnatého. Další nápad je 40 000 km vodíkovodu po Evropě. To nebudu raději komentovat. Výbuchy na Nord Streamu nám dostatečně ukázaly rizika. A když už máme elektrické vedení, do kterého umíme poslat elektřinu z vodíku, proč bychom si Evropu navrtávali vodíkovým potrubím?

Pomyslné finále o nepřátele vodíku by ale vyhráli zastánci elektro aut. Je to zajímavá parta, která si bolševicky zatvrzele myslí, že auta na baterii jsou JEDINÝM řešením osobní dopravy. Vše ostatní, včetně vodíku je úplně špatně. Pro svoji „pravdu“ podvádí, deformují data o vodíku, chtějí prosadit jen tu svoji „jedinou pravou elektroverzi“ automobilismu. Nechápu to, vodíková auta jsou bráchové eletromobility a navíc mají vyřešeno to, co elektro neumí. Mají excelentní dojezd a razantně nižší požární riziko. Samozřejmě jsem nepopsal všechno, ale i na to ještě dojde.

Nejčastěji v souvislosti s jeho přidáváním do směsi se zemním plynem. To ale považuji za pouhé líbivé využití ve stylu: „no když už se to chce, tak jim to tam dejme“. Není to ani efektivní ani chytré. V podstatě je to to nejjednodušší, chce se mi říct nejhloupější, co se dá ve „vodíkové energetice“ vymyslet.

Je třeba se na vodík dívat jako na „sklad energie“ a stabilizátor energetické distribuční soustavy. Akumulace energie do vodíku má stejný myšlenkový základ jako třeba princip přečerpávacích elektráren, například Dlouhých strání. Přečerpávací elektrárny ale nemůžeme stavět všude…

Díky rostoucímu využívání obnovitelných zdrojů je distribuční soustava čím dál tím více vystavována nerovnováze mezi výrobou a spotřebou. Pokud dochází k přebytku výroby nad spotřebou - typicky se to děje  pří výrobě elektřiny z fotovoltaických elektráren od jara do podzimu v poledne a odpoledne – lze přebytky energie využít pro výrobu vodíku. Tím se zmenší nadbytek a výroba se dostane do rovnováhy se spotřebou. Takto vyrobený vodík má pak nižší výrobní náklady (roli totiž sehraje nižší cena elektřiny a platba od operátora rozvodné sítě za tuto službu). Navíc při produkci vodíku vzniká teplo, které lze využít pro vytápění či ohřev teplé vody, a kyslík, který má pozitivní vliv při zlepšování spalovacích procesů. Všichni víme, že foukáním do ohně, to prostě líp hoří.

V době nedostatku elektřiny je možné vodík vrátit do elektrické energie. Dnes existují dva způsoby. Za prvé v palivovém článku, kde elektrochemicky vzniká s daleko vyšší účinností přímo elektřina a zbytek je odpadní teplo, které je možné využít v kogeneračních jednotkách, nebo v turbínách s generátorem. Za druhé můžeme využít kogenerační jednotku, což je vlastně spalovací motor, kde se místo nafty spaluje zemní plyn, zemní plyn s vodíkem či vodík. Otáčky motoru pohání generátor a ten vyrábí elektřinu. Zároveň chlazením motoru vzniká teplo, opět pro vytápění nebo ohřev teplé vody.

Vodíkem tedy můžeme stabilizovat elektrorozvodnou síť a vzniklý vodík vrátit do elektřiny v době nedostatku, dále do mobility nebo ho použít v chemickém průmyslu. A v budoucnu bezpochyby i v dalších odvětvích. Čili vodík v energetice to jsou 4 v 1, čtyři využití jednoho a téhož prvku.

Laik si řekne, jé, tak vodík je jako duha, nádherně barevný. To bude krása, až ho budeme používat. Asi vás všechny zklamu. Vodík je obyčejně bezbarvý. I vodíkový plamen je bezbarvý.

Barvy (a to jen a pouze imaginární) dal vodíku evropský politik. Barevné označení určuje původ vodíku, způsob jeho výroby. Máme tak „zelený vodík“ – vyrobený z obnovitelných zdrojů a bez vzniku CO₂; „modrý vodík“ – vyprodukovaný z fosilních zdrojů, ale vzniklé CO₂ je zachytáváno a uskladněno; „šedý vodík“ – vyrobený z fosilních zdrojů a taky „fialový vodík“ – vyrobený za pomoci elektřiny z jaderných elektráren a mnoho dalších slovně vybarvených vodíků.

Vodík, který teď nejvíce voní Evropě, je zelený. O jiné barvě donedávna Evropa nechtěla slyšet. Momentálně je akceptovatelný i fialový vodík, čili ten z elektřiny z jaderných elektráren. Zelený nebo fialový H₂ je super, protože zvyšuje energetickou nezávislost Evropy. Vyrábí se elektrolýzou vody a je nejčistší. (Pro připomenutí školní látky: elektrolýza je fyzikálně-chemický jev, při elektrolýze vody se průchodem elektrického proudu štěpí vazby mezi vodíkem a kyslíkem a voda se tak rozkládá na tyto dva plyny.)

Ale co třeba využít i dalších možností, které v Evropě jsou a máme s nimi nekonečný problém. Co tím myslím? Prostě využít odpad. Bohužel o vodíku z všudypřítomného odpadu evropský politik zatím nechce slyšet. Je to škoda, protože průmyslová Evropa je plná odpadů, který dnes složitě, neekologicky a neekonomicky likvidujeme. Přitom například ve Spojených státech úspěšně využívají odpadní vodík z chemického průmyslu a nejvíce ho spotřebovávají v „zelené“ Kalifornii. Popravdě, ať je pomyslná barva vodíku jakákoliv, je důležité, aby vodík zajistil energetickou soběstačnost Evropy.

Z tohoto pohledu je jen čistý, nebo naopak špinavý vodík, což je ovšem o charakteristikách samotného jakkoli vyrobeného vodíku. Vodík může obsahovat řadu nečistot, které jdou proti žádoucí aktivní reakci se vzduchem a mají negativní vliv na palivové články. Například do vodíkových aut proto patří jen ten nejčistší vodík. Jak se dosáhne jeho čistoty na 99,99 nebo 99,999 procenta? To je docela rozsáhlé téma. Takže příště.

Nedávná evropská dohoda o zákazu prodeje nových aut se spalovacími motory na klasická fosilní paliva od roku 2035 vrhá úplně nové světlo na žabomyší válku o vítězství elektřiny nad vodíkem – ségry nad bráchou.

Elektromobil má pod kapotou elektrický motor, který je poháněný baterií. Celkový nájezd auta je závislý na její kapacitě. Dobíjí se z domácí, firemní či veřejné nabíječky, přičemž obecně platí, že čím rychlejší je nabíjení, tím vyšší je cena za získanou kWh elektřiny.

Vodíkové auto má taky elektromotor a malou baterii. Pod kapotou má navíc tzv. palivový článek a v zadní části nádrž na stlačený plynný vodík. Nikde se nenabíjí, nepotřebuje žádnou zásuvku ani rychlonabíječku. Místo toho se do něj tankuje plynný vodík v tlaku 700 bar (pro osobní vozidla), nebo 350 bar (pro náklaďáky, vlaky apod.). Tankování je různě rychlé – podle typu plničky. I ta za malé peníze a s efektivním provozem dokáže divy.

Výroba elektrické energie ze solárních panelů je in. Nejvíce elektrické energie se ve fotovoltaice přirozeně vyrábí v létě, v zimě se jí produkuje velmi málo, v noci nic. Ceny vykupované energie, kterou si vaše domácnost nebo firma vyrobí a nespotřebuje, jsou nejnižší či dokonce záporné v době, kdy všichni vyrábí, a nejvyšší, když nevyrábí nikdo. Rozvodná síť naráží na technická omezení a otázkou je, zda všechny zamýšlené fotovoltaiky půjde vůbec připojit do rozvodné sítě. Nebo s jak velkými náklady na nové trafostanice, nové linky vysokého nebo velmi vysokého napětí by to bylo reálné.

Otázku ceny i technických omezení nám může pomoci vyřešit vodík. Přesněji jeho výroba pomocí elektrolýzy. Pokud bude elektrárna vyrábět vodík v době, kdy nejvíce svítí slunce, resp. v době, kdy je nejlevnější cena el. energii v síti, můžu si vylepšit ekonomiku jak fotovoltaiky tak vodíku.

Výroba vodíku je spotřeba. V dané chvíli nadbytku „sluneční energie“ je to spotřeba nadmíru chtěná a užitečná. Stabilizuje rozvodnou soustavu a navíc takto vyrobený vodík je tzv. zelený. Toho je na EU trhu zatím pořád velký nedostatek. Vyrobený vodík je také velmi čistý, čili se dá využít pro palivové články, a to i autech.

Technické limity rozvodné sítě může vodík pomoci vyřešit tak, že pokud fotovoltaickou elektrárnu nepůjde vůbec připojit do sítě, můžeme veškerou vyrobenou elektřinu přeměnit na vodík. Bez nároku na vstup do rozvodné soustavy.

Vodík a fotovoltaika, když se vhodně nakombinují, vytváří zajímavou symbiózu a mohou jít jedním směrem v rámci budoucí výroby energie. Aby ne. Bez Slunce a vodíku bychom na naší planetě nemohli žít. A pak tu ještě máme kyslík. Taky, jak jistě uznáte, dost podstatný prvek.

Při elektrolytické výrobě vodíku vzniká velké množství kyslíku. Ten se dá využít mnoha způsoby. A teď nemám na mysli kyslík pro dýchání, ale ten zcela běžný, bez kterého bychom například nemohli svařovat. Kyslíkem například vylepšíte spalovací procesy, potřebujete ho v ocelárnách, cementárnách…

Pokud chci počítat ekonomiku fungování partnerství fotovoltaika-vodík, vždy záleží na konkrétním projektu. Každopádně ale v kombinaci s obnovitelnými zdroji dává vodík čím dál větší smysl. Nejen z pohledu technického, ale i ekonomického.