Základné informácie o vodíku​

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

HYTEP

s finančnou podporou