Prečo práve vodík?
Základným predpokladom pre uplatnenie vodíka vo všetkých dotknutých sektoroch je prechod na nízkoemisnú, prípadne bezemisnú ekonomiku. Vzhľadom na sústavné snahy štátov na všetkých svetadieloch sa hľadajú nové alternatívy rozvoja klimaticky neutrálnych technológií. Európska únia samotná si vytýčila pre rok 2050 cieľ dosiahnuť kompletnú klimatickú neutralitu, teda zachytávať a ukladať rovnaké množstvo emisií skleníkových plynov, aké sa bude do atmosféry vypúšťať. Samotný fakt rozvoja obnoviteľných zdrojov energie vo všetkých členských štátoch potom vytvára priestor na stabilizáciu ich nepredvídateľnej produkcie elektriny. Vodík v tomto prípade zohrá rolu energetického nosiča, ktorý je vhodný najmä na sezónnu akumuláciu a niektoré aplikácie mobility.
Čo je to vodík?
Vodík je najľahší plynný chemický prvok, ktorý tvorí až dve tretiny celej vesmírnej hmoty. Odhaduje sa, že tvorí viac ako 30 % celkovej hmotnosti Slnka. Ide o tretí najrozšírenejší prvok na Zemi, napriek tomu sa nevyskytuje takmer vôbec ako samostatná molekula, pretože je vysoko reaktívny a okamžite tvorí zlúčeniny. Vodík je všadeprítomný, či už vo forme vody, zemného plynu, alebo metanolu. Tým, že je najjednoduchším a najľahším prvkom, sa veľmi rýchlo pri úniku rozptyľuje do vzduchu. Vodík pri úniku neznečisťuje životné prostredie žiadnym spôsobom. Ide o bezemisnú látku, ktorá nie je toxická a nemá žiadny zápach. Vodík je horľavý, ale horenie nepodporuje, pričom horí bezfarebným plameňom.
Aké energetické vlastnosti má vodík?
Vodík je energeticky veľmi bohaté palivo (33 kWh/kg) a ide tak v súčasnosti o priameho konkurenta najmä batériovým technológiám. Čítaj viac
V priamom porovnaní vodíka s batériami je dnes lídrom v odbore batériových technológií automobilová spoločnosť Tesla, ktorej batérie dosahujú energetickú hustotu 250 – 260 Wh/kg. Vodík má tak takmer 126× väčšiu energetickú hustotu na 1 kg. Každá technológia má však svoje nevýhody, a tou je pri vodíku najmä jeho nízka objemová energetická hustota (3 kWh/m3 pri 20 °C a 1 bare). Nádrž, ktorá je schopná pojať napríklad 6,3 kg vodíka má teda celkovú kapacitu 156 litrov (Hyundai Nexo).
Aká je história využívania vodíka?
Vodík je svetu dlho známy plyn, objavil ho v roku 1776 britský vedec Henry Cavendish. Bohužiaľ však vodík v dobe svojho objavu nenašiel v priemysle širšie uplatnenie, a to najmä kvôli nástupu lacnejších fosílnych palív v 19. a 20. storočí. Pri vyslovení slova „vodík“ si zákonite každý spomenie na katastrofu vzducholode Hindenburg. Napriek tomu, že sa dodnes za vinníka popisuje práve „vybuchujúci“ vodík, katastrofu spôsobil elektrický výboj, ktorý zapálil vysoko horľavý materiál, z ktorého bol vyrobený trup lode. Hrôzostrašné video horiacej vzducholode dodnes vzbudzuje obavy a vytvára stigmy v otázke rôznych aplikácií vodíka. O rozmach využitia vodíka sa zaslúžili v 60. rokoch 20. storočia vesmírne výskumné misie, akými boli napríklad misie programu Apollo. Vodík sa v tej dobe používal primárne ako palivo pre vesmírne rakety. Počas kozmických letov misie Apolla sa navyše využívala na palube technológia vodíkových palivových článkov na výrobu elektriny, tepla a vody. V Českej republike sa vodík využíval ako jedna z hlavných zložiek známeho svietiplynu, ktorý bol neskôr nahradený zemným plynom.
Aké využitie má vodík?
Vodík je nosič (úschovňa) energie. Má široké uplatnenie v doprave, energetike aj priemysle. Vodík má do budúcna slúžiť ako jeden z nosičov energie na uplatnenie tzv. sector coupling, alebo konceptu integrácie sektorov. Čítaj viac
Sector coupling je proces, pri ktorom by malo dôjsť k úplnej dekarbonizácii väčšiny odvetví (priemysel, doprava, energetika) pomocou využívania elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov energie. Vodík má v tejto stratégii zohrať výraznú rolu ako energetický nosič vo všetkých nižšie spomenutých oblastiach.
V doprave je vodík hlavným konkurentom batériových elektromobilov (BEV). Vodíkové automobily (FCEV) majú dlhší dojazd (600 km a viac), krátky čas plnenia (cca 5 minút), fungujú lepšie za chladných podmienok, kedy dochádza k výrazne menším stratám dojazdu a zároveň majú nižšiu spotrebu pri vyšších rýchlostiach. Strata dojazdu pri vyšších rýchlostiach sa rádovo rovná spaľovacím autám. Oproti batériám sa uprednostnenie vodíka predpokladá najmä pri ťažkej nákladnej doprave, autobusovej dopravy a ďalších typoch prepravy na dlhšie vzdialenosti. Vodíková mobilita dnes funguje na princípe palivových článkov, ktoré vyrábajú elektrinu priamou elektrochemickou reakciou vodíka a kyslíka na vodu. Ako odpadová látka tak vzniká iba destilovaná voda a vzduch, ktorý sa prečistí filtrami. S trochou nadnesenia tak je možné povedať, že vodíkové automobily čistia planétu. Masovému rozvoju FCEV bráni iba vysoká obstarávacia cena a malá infraštruktúra plniacich staníc. Pri širšom uplatnení FCEV potom dôjde k dramatickému zníženiu obstarávacích cien vplyvom masovej produkcie.
V energetike je možné vodík využiť ako úložisko energie. Vzhľadom na to, že v sebe vodík uchováva veľké množstvo energie (cca 33 kWh/kg) a je možné ho jednoducho veľkokapacitne skladovať, je vodík ideálnym médiom na sezónnu akumuláciu energie (v rádoch TWh). Tam, kde zlyhávajú batériové technológie, teda vo vykrývaní dlhodobých nedostatkov elektrickej energie v prenosovej sústave, funguje vodík ako ideálna alternatíva. Takto uskladnený vodík, či už v zásobníkoch, alebo plynovej sústave, môže sa následne pomocou technológie palivových článkov opäť premeniť v kombinácii s kyslíkom na elektrinu.
V priemysle môže vodík nahradiť fosílne palivá. V oceliarstve je pomocou neho možné napríklad redukovať železo. Vodík sa dnes primárne využíva na výrobu amoniaku, ktorý sa následne využíva najmä pri výrobe a spracovaní hnojív. Medzi ďalšie priemyselné využitie vodíka patrí výroba polymérov, výbušnín, ale aj v potravinárstve na stužovanie tukov pri výrobe margarínov. Vo svete existujú tiež pilotné projekty, ktoré testujú využitie spaľovania vodíka miesto uhlia.
Ako sa vodík vyrába?
96 % všetkého vyrobeného vodíka v súčasnosti pochádza z fosílnych palív. Iba 4 % sa vyrábajú pomocou elektrolýzy vody. Tento pomer by sa ale mal v nasledujúcom desaťročí meniť v prospech bezemisnej výroby práve pomocou vyššie spomínanej elektrolýzy vody. Čítaj viac
V súčasnosti sa udáva, že 96 % všetkej svetovej výroby vodíka pochádza z fosílnych palív, a to najmä spôsobom z tzv. parného reformingu zemného plynu. Ide o najlacnejšiu súčasnú technológiu výroby vodíka. Parný reforming je chemický proces, pri ktorom sa vodná para s teplotou 750 – 950 °C privádza k metánu. Zmes metánu a pary následne reaguje za vzniku vodíka, oxidu uhoľnatého a menšieho podielu oxidu uhličitého. Následne dochádza k reakcii oxidu uhoľnatého s ďalšou vodnou parou pri vzniku vodíka a oxidu uhličitého. Celková účinnosť tohto procesu sa pohybuje okolo 75 %. Vzniká pri ňom ale veľké množstvo CO2, na 1 kg vyrobeného vodíka sa vyprodukuje až 9 – 12 kg CO2. Takto vyrobený vodík sa nazýva sivým.
Prechodným spôsobom výroby vodíka môže byť kombinácia dnes už známych technológií, a tými sú parný reforming zemného plynu s CCS (Carbon Capture Storage). V tomto variante sa vzniknuté emisie CO2 zachytávajú pomocou technológie CCS, prípadne CCU (Carbon Capture Utilitization) a vyrobený vodík tak je prakticky bezemisný (emisie znížené až o 95 %). Takto vyrobený vodík sa nazýva modrým.
Do budúcnosti najpodporovanejším spôsobom výroby vodíka v Európskej únii je výroba vodíka elektrolýzou vody s použitím elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov energie. Bohužiaľ, v dnešnej dobe výroba vodíka s využitím elektriny dosahuje celosvetovo cca 4 % podielu všetkej výroby. Navyše väčšina tohto vodíka je vedľajším produktom z výroby chlóru technológiou elektrolýzy soľného roztoku – tzn. biely vodík (vzniknutý ako vedľajší produkt k ďalším chemickým reakciám).
Pokiaľ sa vodík vyrába elektrolýzou vody a využitá elektrina pochádza z obnoviteľných zdrojov, tento vodík sa nazýva zeleným. Zelený vodík je bezemisný a má najväčší potenciál v otázke obmedzovania emisií skleníkových plynov. Pri elektrolýze vody dochádza v roztoku k štiepeniu chemickej väzby medzi vodíkom a kyslíkom za vzniku plynného vodíka a kyslíka. V súčasnosti sa celková účinnosť pohybuje okolo 50 – 60 % v závislosti od využitia technológie elektrolyzéra. Na výrobu 1 kg vodíka je potrebných cca 9 l vody a cca 50 kWh elektrickej energie.
Existujú ešte ďalšie spôsoby výroby vodíka, ktoré je možné v odbornej literatúre nájsť. V súčasnosti sa hovorí o potenciáli výroby vodíka v novo vyvíjaných jadrových reaktoroch štvrtej generácie s pomocou vysokoteplotnej elektrolýzy vodnej pary na článkoch s pevnými oxidmi.
Okrem toho sa vodík ešte klasifikuje do ďalších „farieb“ na základe zdroja, z ktorého je vyrobený. Môžeme tak ďalej objaviť hnedý vodík (vyrábaný splyňovaním uhlia) alebo tyrkysový vodík (vyrába sa zo zemného plynu, ale vedľajším produktom je uhlík v pevnom skupenstve).
Ako sa vodík vyrába v SR a aký je u nás potenciál výroby zeleného vodíka?
Slovenská republika má kvôli svojmu špecifickému postaveniu v srdci Európy relatívne malý potenciál na výrobu tzv. zeleného vodíka. Koeficient využitia (cca mierne nad 20 %) veterných elektrární je u nás nižší ako v susedných prímorských štátoch, kde na pobrežiach morí vanú silné a stabilné vetry (cca nad 30 %). V súčasnosti v ČR neexistuje žiadny veľký elektrolyzér, ktorý by bol určený na výrobu zeleného vodíka na komerčnej báze. Napriek tomu v ČR veľké elektrolyzéry existujú, používajú sa ale primárne na výrobu iných chemických látok a tzv. biely vodík tu vzniká iba ako vedľajší produkt. Za spomenutie stojí najväčší český elektrolyzér, ktorý prevádzkuje spoločnosť Fortischem na výrobu chlóru. Ako vedľajší produkt tam vzniká aj vodík, pri ktorom sa do budúcnosti uvažuje o využití pre mestské dopravné prostriedky v kooperácii s mestom Prievidza. Najviac vodíka v Slovenskej republike vyrába spoločnosť Duslo a.s., ktorá pomocou parnej reformácie zemného plynu vyrobí ročne 100 tisíc ton vodíka, ktorý ďalej spotrebováva najmä na výrobu čpavku.
Čo je to elektrolýza vody?
Elektrolýza je proces, pri ktorom jednosmerný elektrický prúd štiepi chemickú väzbu medzi vodíkom a kyslíkom vo vodnom roztoku.
2 H2O → 2 H2 + O2
Čítaj viac
Veľmi čistý vodík následne vzniká na katóde v plynnej podobe, odkiaľ sa odvádza a následne skladuje. Nesmieme zabúdať ani na vývoj kyslíka na anóde, bez ktorého by táto technológia nemohla fungovať, pretože nemôžeme vykonávať reakciu iba na jednej elektróde. Proces je možné prevádzkovať aj pri izbovej teplote a je naň potrebná iba elektrická energia. Účinnosť súčasných komerčných elektrolyzérov využívaných na výrobu vodíka sa pohybuje okolo 50 – 75 %.
Aké máme typy elektrolyzérov?
V súčasnosti sa hovorí najčastejšie spolu o troch typoch elektrolyzérov, ktoré sú natoľko vyspelé, aby mohli saturovať dopyt na trhu. Ide o elektrolyzéry využívajúce alkalickú elektrolýzu, PEM elektrolýzu a vysokoteplotnú elektrolýzu prebiehajúcu v palivových článkoch s pevnými oxidmi. Čítaj viac
Najlacnejšou a v súčasnosti najviac komerčne rozvinutou je technológia alkalickej elektrolýzy. Z hľadiska atraktívnosti a technických vlastností sa na výrobu zeleného vodíka z prebytkov obnoviteľných zdrojov energie v súčasnosti najviac hodí technológia PEM pre jej rýchle možnosti spustenia a relatívne nízku prevádzkovú teplotu. Nevýhodou PEM elektrolyzérov je ich vyššia cena, ktorá je daná najmä využívaním drahších materiálov pri výrobe, akými je irídium a platina, spoločne s vysokou cenou membrány.
Koľko vody sa pri elektrolýze spotrebuje?
Na výrobu 1 kg vodíka a 8 kg kyslíka je potreba 8,92 litra demineralizovanej vody tzn. vody zbavenej všetkých prítomných minerálov (ešte čistejšia ako destilovaná voda). Čítaj viac
Súčasné priemyselné procesy spracovania ropy používajú o cca 40 % viac vody, ako sa využije počas jej elektrolýzy. Pri opätovnom využití vodíka v palivovom článku navyše získate späť podobné množstvo vody, ako ste do procesu vložili.
Akú vodu je možné pri elektrolýze použiť?
Voda potrebná na produkciu veľmi čistého vodíka musí byť demineralizovaná, teda zbavená všetkých rozpustených látok a nečistôt. Je možné ju ale získať z prakticky akéhokoľvek vodného zdroja. Čítaj viac
Napríklad proces desalinizácie stojí dnes okolo 0,8 eura na 1 m3 vody. Pokiaľ by sme prepočítali tento proces na produkciu vodíka, stojí výroba vodíka z morskej vody o 0,007 eura viac za 1 kg vodíka.
Skladovanie vodíka
Ako je možné skladovať vodík?
V súčasnosti sa ako najsľubnejšia a tiež ako komerčne najvyspelejšia technológia na skladovanie vodíka uvádza stláčanie vodíka v plynnom skupenstve. Takto uchovaný vodík má tendenciu unikať vzhľadom na veľmi malé veľkosti molekuly. Moderné zásobníky sú už vyrobené z mimoriadne pevných a nepriedušných materiálov, ktoré umožňujú bezpečné uskladnenie s minimálnymi stratami uloženého vodíka. Oproti konkurenčným možnostiam skladovania vodíka má stláčanie plynného vodíka jednoznačne najmenej nevýhod. Čítaj viac
Stacionárne sa vodík skladuje vo veľkoobjemových oceľových tlakových nádobách v plynnom skupenstve. Na stlačenie vodíka na 350 barov je potreba cca 15 – 20 % energie v palive. Druhou možnosťou je prevádzať vodík do kvapalného skupenstva. Nevýhodou tohto postupu však je, že je potrebné vodík v tejto forme udržiavať pri teplote -253 °C v kryogénnych skladovacích zásobníkoch. Pri jeho manipulácii a využívaní následne dochádza k únikom, ktoré sa dejú následkom vyparovania vodíka, ktorý sa takto správa pri vyššej teplote ako -253 °C. Iba na samotné skvapalnenie je potrebných až 30 – 40 % celkovo obsiahnutej energie v palive.
Aplikácia vodíka v mobilite
Čo sú to palivové články?
Palivové články v elektromobiloch sú v zásade malé generátory elektriny, ktoré získavajú energiu z priamej elektrochemickej reakcie medzi kyslíkom a vodíkom. Vodík sa uchováva v nádrži, z ktorej sa privádza do palivového článku. Tam reaguje s kyslíkom a vyrába tak elektrinu. Produktom tejto elektrochemickej reakcie je iba destilovaná voda. Čítaj viac
Táto technológia sa tiež občas nazýva reverznou elektrolýzou, pretože dochádza k opačným dejom ako pri elektrolýze vody. Priemerná účinnosť palivových článkov sa pohybuje medzi 50 – 60 %. Z 1 kg vodíka je tak palivový článok schopný vyrobiť cca 16 kWh elektriny.
Ako fungujú palivové články v elektromobiloch?
Palivový článok je podobný svojou stavbou batériám. V palivovom článku nájdeme anódu, katódu a membránu s katalyzátorom. Vodík vstúpi do systému na strane anódy a kyslík na strane katódy. Vodík sa na anóde rozloží na elektrón a vodíkový protón, ktorý sa transportuje membránou ku katóde, tam reaguje s prítomným kyslíkom. Produktom je iba destilovaná voda a elektrická energia, navyše z palivového článku odchádza aj nevyužitý kyslík.
Ako sa odlišuje batériový elektromobil od toho s palivovým článkom?
Automobil s palivovým článkom (FCEV) je tiež elektromobil. Súčasťou auta je batéria, elektromotor a palivový článok spoločne s nádržou na vodík. Čítaj viac
Na rozdiel od batériového elektromobilu (BEV) majú elektromobily s palivovým článkom (FCEV) malú batériu s kapacitou rádovo v jednotkách kWh. Elektrina vzniknutá z palivových článkov sa ukladá do batérie, z ktorej si následne elektromotor berie priamo elektrinu. Účinnosť takého systému je kvôli pridaniu palivového článku do celého procesu nižší ako pri čisto batériovom systéme cca o 40 – 50 %, napriek tomu je celý proces energeticky účinnejší ako v prípade spaľovacieho motora.
Ako sa vodíkový elektromobil tankuje?
Tankovanie prebieha na plniacich staniciach. Celý proces je veľmi podobný tankovaniu tradičnýchfosílnych palív. Po pripojení plniacej pištole na ventil nádrže zatlačíte páčku a celý systém sa postará o zvyšok práce. Plnenie nádrží trvá 5 minút a poskytne autu plnú kapacitu. Čítaj viac
Celý systém funguje vysoko automaticky a po zacvaknutí plniacej pištole sa systém uzavrie a zamkne. Nie je tedamožné, aby vodík z plniacej stanice unikal do okolia. Po natankovaní následne plniacu pištoľ jednoducho„vycvaknete“, zaplatíte a idete ďalej.
Koľko máme plniacich staníc v ČR?
V súčasnej chvíli nie je otvorená žiadna verejne prístupná plniaca stanica v ČR. Jedna plniaca stanica, ktorá sa ale využíva najmä na výskumné účely, stojí v Neratoviciach. V príprave sú však na rok 2021 celkomtri, ktoré bude spravovať spoločnosť Unipetrol – v Litvínove, Prahe a Brne. Čítaj viac
Národný akciový plán pre čistú mobilitu predpokladá, že by do roku 2030 malo v ČR fungovať spolu 80 verejneprístupných vodíkových plniacich staníc.
Ako funguje vodíkový elektromobil v chladnom počasí?
Výhodou je spoľahlivosť celého systému v chladnom počasí. Palivové články nepodliehajú v porovnaní s batériovými akumulátormi degradácii počas chladného počasia. Čítaj viac
Účinnosť celého automobilu je v zimných podmienkach lepšia ako v prípade batériových elektromobilov, pretoževodíkový elektromobil nepotrebuje kúriť vyrábanou elektrinou, ale dokáže pracovať s odpadovým teplomvzniknutým pri fungovaní palivových článkov. Batériovému elektromobilu oproti tomu v zime klesá účinnosť zhruba na úroveň FCEV, ktorý si zachováva svoju účinnosť aj pri nízkych teplotách.
Nemôže odpadová voda v systéme vodíkového elektromobilu zamrznúť?
Systémy palivových článkov a odvod vody je v súčasnosti navrhnutý tak, aby k zamrznutiu vody v celomsystéme auta nemohlo dôjsť. Čítaj viac
Vývojári vodíkového elektromobilu Hyundai Nexo napríklad garantujú, že ich systém funguje bez akéhokoľvekproblému v rozmedzí -30 až +50 °C.
Je batériová elektromobilita lepším riešením pre dopravu ako palivové články?
Záleží na tom, koho sa pýtate a o akom type dopravy sa bavíme. Vodík a batérie by ale mali byť dvekomplementárne technológie, ktoré sa budú vzájomne doplňovať. Prečo? Čítaj viac
Diaľková nákladná doprava: Vodík ponúka v súčasnosti väčší potenciál pre prepravu tovaru na dlhšie vzdialenosti. Aj napriek hypotetickej technologickej evolúcii batérií (batérie s pevným elektrolytom) je nepravdepodobné, že do desiatich rokov bude možné do batérií dobiť také množstvo energie, aby bolo možné bez väčších problémov využiť zvýšenú kapacitu na dojazd nad 1000 km. Súčasné batérie sú navyše veľmi ťažké a aj pri dvojnásobnom zvýšení energetickej hustoty zo súčasných 260 Wh na 1 kg batérie na 500 Wh na 1 kg, by ste stále potrebovali na vzdialenú prepravu nad 1000 km batériu s minimálnou kapacitou 1,5 MW batériu s hmotnosťou 3 tony. Problémom je tiež dobíjanie takto markantného množstva elektrickej energie. Aký príkon by potrebovali dobíjačky na dobitie 1,5 MW cez noc medzi jednotlivými zmenami? Pri hypotetickej predstave 20 takýchtokamiónov stojacich na parkovisku v rade sa dostávame do čísel, kvôli ktorým už nie je možné postaviť iba silnejšiu trafostanicu, ale rovno malú elektráreň v blízkosti takýchto dobíjačiek. Už len z toho dôvodu je namieste uvažovaťnad tým, aby sme elektrinu zmenili na iný, jednoducho skladovateľný energetický nosič, ktorý môžeme vyrábaťkontinuálne z obnoviteľných energetických zdrojov. Vodík môžeme do nákladného auta dopraviť aj výraznerýchlejšie a neohrozovali by sme tým stabilitu prenosovej sústavy v čase dobíjania/tankovania. Vodík tak ponúka v súčasnosti väčší potenciál na prepravu tovaru na dlhšie vzdialenosti.
Nákladná dopravav mestách: V mestách môže naopak batériová elektromobilita hrať výraznejšiu rolu pre svojuvysokú účinnosť a nízke náklady. Batérie sa skvelo hodia do mestskej premávky, kde operátori nepotrebujú vysoký dojazd. Výhoda celého riešenia je navyše podporená nízkymi prevádzkovými nákladmi a vysokou účinnosťou vďaka rekuperácii energie a nízkym rýchlostiam prepravy.
Osobná automobilová doprava: Trh s BEV (batériové elektrické vozidlá) je v súčasnosti už relatívne rozvinutým trhom. Každý rok v ňom navyše prebieha výrazný pokrok smerom k dosiahnutiu jazdných vlastností spaľovacích áut (dojazd, rýchlosť dobíjania). BEV sú ideálnym riešením na štandardné denné jazdenie a nabíjanie doma zozásuvky. BEV ponúkajú dnes už slušný dojazd v rádoch 400 km, sú vysoko účinné a lokálne bezemisné. Najmä premestskú dopravu v súčasnosti ani v blízkej budúcnosti nebude pre BEV existovať rovnocenný konkurent. Osobné vozidlá s palivovými článkami (FCEV) oproti tomu nemôžu v niektorých oblastiach BEV konkurovať, napriek tomu je ich uplatnenie možné, a to najmä s prihliadnutím na ich špecifické vlastnosti. Ponúkajú vyšší a stabilnejší dojazd, a to aj pri vyšších rýchlostiach, najmä na diaľniciach sú svojimi vlastnosťami podobné spaľovacím motorom z hľadiska dojazdu. FCEV môžu byť tiež vhodnou alternatívou pre vodičov, ktorí žijú v husto osídlenej zástavbe bez adekvátnych možností dobíjania doma zo zásuvky. Rozvoju FCEV však zatiaľ bránia veľké obstarávacie náklady a nedostatočná infraštruktúra plniacich staníc, ktoré sú navyše v porovnaní s výstavbou dobíjacích miest výraznedrahšie.
Autobusová doprava: Pre mestskú dopravu s najazdenými vzdialenosťami v rádoch desiatok kilometrov je najúčinnejším riešením batériový autobus, podobne ako v prípade mestskej nákladnej dopravy. Vodíkové autobusy majú väčší potenciál najmä v medzimestskej a diaľkovej doprave, pretože ponúkajú stabilnejší a vyšší dojazd.
Vlaková doprava: Vodík má potenciál nahradiť dieselovú vlakovú dopravu v častiach krajín, kde neexistuje elektrifikovaná železnica. Pilotné projekty už dnes fungujú po celom svete, menovite napríklad vo Francúzsku, ktorá plánuje od roku 2023 testovať vlaky na vodík. Podobne ako v Českej republike, kde by mohli vodíkové vlaky brázdiť koľaje najmä v severnej časti Čiech.
Aké ťažké sú nádrže na uchovanie vodíka v automobiloch?
Pri hypotetickom uchovaní 4,2 kg stlačeného vodíka pri tlaku 700 barov potrebujeme v automobiloch nádrž, ktorá váži okolo 135 kg. Nádrže sa v súčasnosti vyrábajú z vystužených uhlíkových vlákien.V porovnaní s vozidlom spaľujúcim benzín má vodíková nádrž 4 – 5× vyšší objem a 10× vyššiu hmotnosť.
Nemohol by sa vodík skvapalniť a následne natankovať ako štandardný benzín?
Toto riešenie je mimoriadne energeticky neefektívne. Kvapalný vodík je potrebné udržiavať pri teplote -253 °C a pri nedodržaní týchto podmienok sa vodík vyparuje. Čítaj viac
Pôsobenie tepla na palivovú nádrž môže byť spôsobené okolitým prostredím, teplom odchádzajúcim z motora a ďalšími aspektmi. Dochádza tak k veľkým stratám (obvykle cca 3 % uloženej energie za deň) a zároveň sa v palivových nádržiach buduje nadbytočný tlak, ktorý je potom následne nutné kompenzovať jeho vypúšťaním z palivovej nádrže.
Je vodík bezpečný?
Všetky palivá obsahujú vysokú koncentráciu energie a môžu tak byť za určitých podmienok nebezpečné. Vodík je možné však považovať ako podobne bezpečný alebo dokonca bezpečnejší ako každé iné palivo. Vodíkové nádrže sa testujú okrem štandardných crashtestov tiež tak, aby odolali streľbe z ostreľovacej pušky. Nádrže dokážu odolať dvojnásobnému tlaku, než ktorý sa za štandardných podmienok dosiahne. Podobne bezpečné sú aj plniace stanice, ktoré majú celý rad systémov zameriavajúcich sa na bezpečnosťpri práci s vysokým tlakom.
Výhodou v bezpečnosti použitia vodíka je aj jeho veľmi nízka hustota, kedy pri prerazení nádrže dôjdek jeho rýchlemu stúpaniu, preto sa neakumuluje v blízkosti nehody. Pri požiari tak dôjde k tvorbe plameňa,ktorý bude stúpať kolmo hore a nedôjde tak k požiaru vozidla ako je to pri kvapalných fosílnych palivách. Čítaj viac
Výroba vodíka prebieha už desiatky rokov a nedochádza pri nej prakticky k žiadnym mimoriadnym tragédiám. Vodíkje tiež okrem iného plyn, ktorý nie je zdraviu škodlivý, nemusíte sa tak báť jeho úniku. Systémy v modernýchvodíkových elektromobiloch sa navyše vyvíjajú tak, aby sa v prípade havárie uzavreli a nemohlo tak dôjsť k náhlemu vzplanutiu.
Ekonomika vodíka
Koľko stojí vyrobiť 1 kg vodíka?
Cena sa odvíja najmä v závislosti od spôsobu výroby. Na výrobu zeleného vodíka je navyše nevyhnutné ešte počítať s rozdielnou cenou v jednotlivých častiach sveta podľa toho, koľko stojí výroba elektriny z obnoviteľných zdrojov energie. Podľa Medzinárodnej agentúry pre energiu sa cena výroby vodíka pohybuje v týchto číslach:
Parný reforming zemného plynu 1 – 3,5 $/kg
Splyňovanie uhlia 1,2 – 2,2 $/kg
Elektrolýza vody 3 – 7,5 $/kg
Koľko stojí 1 kg vodíka na plniacich staniciach?
Pre koncového používateľa je v súčasnosti v Nemecku (kde sa nachádza najviac plniacich staníc) cena vodíka za 1 kg stanovená na 9,5 eura. Pri prepočte na kilometre a priemernú spotrebou 1 kg na 100 km vás 1 km vo vodíkovom elektromobile vyjde na ~ 0,094 EUR. Čítaj viac
V porovnaní s konvenčnými palivami je vodíkový elektromobil v súčasnosti drahší na prevádzku. Cena by sa ale do budúcnosti s narastajúcou výrobou mala znižovať. Naplnenie plnej nádrže vozidla Hyundai Nexo (6,3 kg) s udávaným dojazdom 666 km by vás dnes vyšlo na cca 60 EUR.
Ako sa docieli zníženie ceny v nasledujúcich 10 rokoch?
Vodíková ekonomika nebude dostatočne rozvinutá bez pomoci štátnych subvencií. Aby došlo k zníženiu ceny, je potrebné investovať do výroby. V nasledujúcich rokoch bude v Európe prevažovať podpora nízkoemisného a bezemisného (zeleného vodíka), cieľom je do roku 2030 postaviť 40 GW elektrolyzérovvnútri EÚ a podporiť výstavbu ďalších 40 GW elektrolyzérov za hranicami pre zvýšenie importu. Okremzvýšenia kapacít výroby dôjde k zníženiu ceny zeleného vodíka tiež technologickým pokrokom a zvyšovaním účinnosti samotných elektrolyzérov.
