„Ať ten, který říká, že něco nejde, uhne a nezdržuje toho, co to dělá“ zní jedno ze starých čínských rčení a zdá se, že moderní Čína žije zcela v jeho duchu. Nejlidnatější země světa se už nezabývá diskuzí, jestli mají „drahé vodíkové technologie“ šanci konkurovat „levné a jednoduché elektromobilitě“. Číňané už totiž vědí, že otázka nezní: Vodík nebo elektřina? nýbrž: Jak nejlépe souzní čistě elektrické – bateriové - technologie s vodíkovými?
Evropané se ještě zdaleka neponořili do skutečné masové elektromobility jako Čína a nadále ve většině zemí - včetně Německa - experimentují s elektrickými automobily zatím jen v komorním měřítku. Snad pouze Norsko díky masivní státní podpoře a Nizozemsko, které má aktuálně k dispozici více nabíjecích stanic pro elektromobily než Německo, již zažívají nejen pozitivní dopady masové elektromobility.
Čína ve víru elektroaut
Čína je v elektromobilitě velmocí – aktuálně tam je v provozu 1,2 milionu elektromobilů a do roku 2030 jich má být okolo 10 milionů. Nejprodávanějším bateriovým elektromobilem světa byl v roce 2017 čínský BAIC EC, jehož se prodalo celkem 103 000 kusů (ve stejném období bylo prodáno na světě „jen“ cca 55 tisíc elektromobilů Nissan Leaf). Typický čínský elektromobilista už každodenně pociťuje na vlastní kůži, že nabíjení nekonečných flotil aut s elektrickým pohonem v centrech mamutích měst je pořádným oříškem. Mnozí tak po příchodu do práce odevzdávají klíčky od auta servisní firmě, která elektromobil dopraví na obrovská parkoviště mimo centrum. Tam se elektrická auta nabíjejí a poté jsou na konci pracovní doby vrácena majiteli. Rychlonabíječky nejsou masovým řešením už jen z důvodu mnohde nedostatečné kapacity elektrických sítí, nemluvě o dalších negativech této metody nabíjení – nižší životnosti baterií a větších ztrátách energie. Hromady použitých baterií z elektromobilů už možná brzy v Číně začnou konkurovat himalájským osmitisícovkám a perspektiva nedostatku surovin na jejich výrobu – zvláště vzácných zemin a dále lithia a kobaltu - při nastávajícím celosvětovém boomu elektromobility - způsobuje stále hlubší vrásky na čelech čínských stratégů. Moc na tom nemění ani čínská kontrola nad většinou vzácných zemin.
Už pro dnešní čínské elektromobilisty proto zní alternativa natankování vodíku během tří minut a dojezd více než 500 kilometrů s nulovými emisemi jako lákavý sen. Ten splňuje například nejnovější sériový vodíkový model Hyundai NEXO, který má všechny předpoklady stát se „game changer“ v bezemisní mobilitě. Po tříminutovém natankování disponuje dojezdem 540 km. U Hyundai Nexo stejně jako u Toyoty Mirai hrají trakční baterie vysloveně doplňující úlohu – v obou případech s kapacitou nižší než 2 kWh, což je méně než padesátina kapacity baterií v elektromobilech TESLA X – dochází tak k úspoře stovek kilogramů hmotnosti baterií. Číňanům, sužovaným ve velkých městech smogem, se líbí ještě jeden technický detail vozu, typický pro vodíkové technologie. Vzduch nasávaný do palivového článku musí být totiž řádně vyčištěn od více než 99 % pevných částic, které by mohly poničit membrány. Vzduchový filtr v motorovém prostoru přitom registruje množství nasávaného vzduchu. A tak čínský vodíkový elektromobilista může křižovat město s uspokojením, že městský vzduch nejen neznečišťuje, ale dokonce „luxuje“.
Mýty kolem vodíku
Hlavními „vodíkovými“ mýty jsou vysoké ceny palivových článků a nutné tankovací infrastruktury i samotného vodíku a nedůvěra v jejich pokles.
Palivové články jsou zcela samozřejmě drahé jako každá nová technologie s obrovskými náklady na výzkum a vývoj, která ještě nepřešla ve větším měřítku do sériové výroby. Jedinou dražší materiálovou položkou je plně recyklovatelná platina - její množství v palivových článcích se ale stále snižuje a bude asi brzy nahrazena jinými materiály. Vítězem souboje různých druhů palivočlánkových technologií jsou nízkoteplotní PEM-palivové články s polymerní membránou, které vykazují stabilní a efektivní provoz, dlouhou dobu životnosti až 20 000 provozních hodin a rychlý start. Společnost Toyota vychází ve svých plánech z přesvědčení, že se ceny vodíkových aut do roku 2025 sníží na úroveň cen hybridních aut.
U infrastruktury existují studie – např. letošní „Comparative Analysis of Infrastructures: Hydrogen Fueling and Electric Charging of Vehicles“ německého Výzkumného centra Jülich, která srovnává náklady na výstavbu infrastruktury pro bateriové BEV a palivočlánkové FCEV elektromobily. Autoři studie docházejí k závěru, že při srovnání kumulovaných nákladů jsou nakonec celkové náklady na nabíjecí stanice pro 20 mil. BEV cca 51 miliard € podstatně vyšší než celkové náklady okolo 40 miliard € na vodíkové tankovací stanice pro 20 milionů FCEV. Jsou to samozřejmě astronomické částky za náhradu současného německého vozového parku okolo 40 mil. osobních aut elektromobily obou typů. Německo ale ročně nakupuje ropu za nejméně 33 miliard € a infrastruktura pro oba typy elektromobilů se bude stavět desítky let.
Vodík se nyní prodává za zhruba 9,50 €/kg, což je cena těžko konkurující dieselům. Nicméně existují podniky – například chemička v Kolíně n. Rýnem, které mají výrobní cenu okolo 1,50 €/kg. Další náklady jsou spojené s dopravou a skladováním, jež je zapotřebí dále optimalizovat a zlevnit. I Čína si předsevzala strategický cíl dosáhnout v praxi ceny 5 USD/kg a má pro splnění takového cíle ideální předpoklady, protože masivně buduje energetiku na bázi obnovitelných zdrojů energie. Jen do roku 2020 se má zvýšit současný výkon těchto zařízení ze 149 GW na 250 GW (víc než 100x výkon Temelína) = ideální základ pro výrobu „zeleného vodíku“ a dekarbonizaci mobility i energetiky, hlavně s využitím technologií Power-to-Gas – tedy ukládání přebytečné energie do vodíku a stabilizace elektrických sítí. Aktuálně zůstává ročně stále okolo 150 TWh větrné energie v Číně bez využití.
Rozvoj vodíkových technologií ve velkém
Ve srovnání s BEV se palivočlánková vozidla FCEV zatím nacházejí teprve kousek za startovní čárou. Existuje však reálné očekávání, že se čínská vláda rozhodne v nejbližší době ještě více podpořit subvencemi palivočlánkové technologie – pak by se dosavadní plán postavit do roku 2030 až tři tisíce vodíkových tankovacích stanic mohl ještě podstatně zvýšit. Země je v provádění svých strategických plánů velmi hbitá. Nyní se tam buduje dvacet vodíkových tankovacích stanic, v roce 2020 jich bude stovka a o pouhých pět let později už tisícovka. Čínská společnost Great Wall mimoto získala podíl v evropském konsorciu „H2 Mobility“, které do roku 2023 vybuduje v Německu 400 vodíkových tankovacích stanic.
Výhody palivočlánkových technologií spatřují Číňané zatím - v době nedostatku vodíkové infrastruktury - hlavně u nákladních aut, autobusů, tramvají, taxi a vysokozdvižných vozíků ve vícesměnných provozech na bázi „back-to-base“, tedy jedné místní vodíkové tankovací stanice.
Od roku 2020 budou v ČLR fungovat 3-4 výrobci, kteří mohou vyprodukovat 5000 – 10 000 palivočlánkových systémů pro mobilní aplikace v autobusech a nákladních autech ročně. Tito výrobci úzce spolupracují hlavně se zkušenými kanadskými firmami Ballard a Hydrogenics. Jedním z těchto výrobců je společnost Weichai Power, Weifang s padesáti tisíci zaměstnanci a ročním obratem deset miliard eur. Jen tato firma investuje v letech 2018-2030 ročně okolo 530 mil.€ do rozvoje palivočlánkových systémů, kooperuje přitom mimo jiné s firmou BOSCH a od srpna 2018 získala 19,9% podíl v kanadské společnosti Ballard.
V roce 2018 objednala čtyři východočínská města celkem více než 400 vodíkových autobusů. Jeden z deseti potenciálních čínských výrobců vodíkových palivočlánkových autobusů FEICHI s palivočlánkovými systémy SinoSynergy zatím vyrábí vodíkové autobusy ve dvou verzích – o délce 8,5 metru za cenu okolo 190 tis. € a dále 11 metrů za cca 350 tis. € zatím pro čínský trh. FEICHI disponuje od roku 2018 roční výrobní kapacitou okolo 5000 vodíkových autobusů.
V únoru 2018 bylo dodáno 500 palivočlánkových nákladních vozů Dongfeng do Šanghaje – jsou to 7,5 tunové nákladní vozy s užitečným zatížením 3,5 tuny, vybavené 30kW systémem SinoSynergy/ReFire FC s dojezdem 330 km. Budou využívány především pro bezemisní distribuci zboží v centru metropole. Dalších 7500 těchto nákladních aut bude dodáno společnosti Shanghai Sinotran New Energy Automobile Operation Co., Ltd. do roku 2020. V roce 2030 se počítá s půlmiliónem palivočlánkových nákladních aut na čínských silnicích. A že Čínané svá předsevzetí plní, o tom nelze moc pochybovat.
Začátkem roku 2016 byla uvedena do provozu první vodíková tramvaj na světě, kterou vyvinula čínská společnost CRRC ve spolupráci se ŠKODA Transportation, Plzeň.
Modelové vodíkové regiony
V poslední době vzniklo zatím osm modelových vodíkových regionů, v nichž budou během několika let jezdit tisíce palivočlánkových vozidel. Jen v jednom z nich – modelovém regionu Jangtse-Delta v oblasti Šanghaje bude do roku 2025 postaveno 170 vodíkových tankovacích stanic a bude se zde pohybovat okolo 20 tisíc osobních vodíkových aut (FCEV) a dalších 22 tisíc vodíkových autobusů a nákladních aut.
Největší světové centrum výzkumu vodíkových technologií
Společnost Great Wall Motor vybudovala v Baodingu ve spolupráci s německou Hynergy největší vodíkové technologické centrum na světě. Provádí výzkum, vývoj a výrobu prototypů i malých sérií v oboru palivových článků (od roku 2022 v tisících) a dále jejich integraci do vozidel i optimalizaci skladování vodíku a jeho tankování do vozidel.
I v Evropě se blýská na lepší časy
V rámci projektu Evropské unie JIVE resp. JIVE 2 získají vybraná evropská města zhruba až 400 palivočlánkových autobusů do roku 2020. Do pěti let to má být dokonce více než tisíc FC-autobusů. Existují výpočty, že by bylo zapotřebí v Evropě nakoupit do roku 2025 více než 8000 FC autobusů, aby se jejich jednotková cena snížila na cílových méně než 350 tisíc €.
Jedním z větších projektů v Evropě je nákup tisíce palivočlánkových kamionů Hyundai pro silnou švýcarskou maloobchodní síť COOP. První stovka těchto až 35tunových nákladních vozidel s dojezdem cca 400 km bude dodána již v druhém pololetí 2019! COOP výrazně ušetří na mýtném a ještě si vylepší svou image jako společnost ohleduplná ke zdraví lidí a životnímu prostředí. Proto se vyšší pořizovací a zatím i provozní náklady vodíkových kamionů v konečném propočtu společnosti COOP vyplatí.
Bavorský Proton Motor zahajuje sériovou výrobu
Společnost Proton Motor Fuel Cells GmbH (PM), která v těchto dnech oslavila 20 let existence a sídlí u Mnichova, je známá také svou účastí na projektu prvního českého vodíkového autobusu TriHyBus ve spolupráci se ŠKODA Electric, Plzeň. Firma PM dále optimalizovala své vodíkové technologie v mobilním i stacionárním sektoru a nyní dokončuje ve svých halách u Mnichova významný milník - linku na sériovou výrobu palivových článků PEM s kapacitou odpovídající 5000 palivočlánkovým svazkům (FC stacks) s výkonem 30 kW ročně a s možností rychlého navýšení této kapacity v případě potřeby až na 30 000 svazků ročně. PM mimoto letos podepsala smlouvu se společností „e.GO“ o založení společného podniku pro rozvoj mikrobusu „e.GO Mover“. Ten bude od roku 2021 vyráběn i ve verzi s palivočlánkovým prodlužovačem dojezdu HyREX o výkonu 22 až 30 kW značky PM v počtu okolo 15 tisíc kusů ročně, které bude vyrábět společný podnik asi v severoněmeckých Cáchách.
Zdeněk Fajkus, Mnichov
