Vodík se v Německu dočkal velkého uznání – jednoduché to ale mít nebude

V létě 2020 zveřejněná německá Národní vodíková strategie je skutečně přelomová, i když přichází trochu později než u jiných vyspělých zemí – zhruba čtyři roky po první na světě - japonské. To asi není zásadní problém: pro německý přístup k novým technologiím je příznačné, že se postupuje uvážlivě, ale pak o to důkladněji a cílevědoměji. Radost a očekávání nových impulzů pro hospodářství trochu kalí fakt, že jsou do vodíku vkládána očekávání, která možná ani není schopen v požadovaných termínech splnit. Také tvrdošíjné trvání na tom, aby pokud možno veškerý vodík byl od počátku zelený (tedy bezemisní = vyrobený elektrolýzou pomocí elektřiny z obnovitelných zdrojů) nebo v krajním případě „modrý“ (tedy CO₂ neutrální) je poněkud kontraproduktivní, jak vysvětluji níže.   

Do vodíku s jeho mnohostranným využitím – zejména jako nosiče energie s možností její akumulace a výroby syntetických paliv na bázi vodíku (Power-to-X) – jsou vkládány naděje zejména při propojování sektorů a dekarbonizaci celých odvětví – například výroby cementu nebo oceli.

Německá vláda poměrně brzy rozpoznala potenciál vodíku a už v letech 2006-2016 v rámci národního programu NIP nasměrovala celkem okolo 700 milionů eur hlavně do výzkumu a vývoje vodíkových technologií. Tato částka se zdvojnásobila na roky 2016-2026. Další stamilionové částky v eurech plynou v následujících letech do německého výzkumu vodíku v energetice (např. “Reallabore der Energiewende“) a na dekarbonizaci výrobních procesů. Největší finanční injekce ale představuje sedm miliard eur, které v rámci „Balíčku pro budoucnost“ a oživení hospodářství po pandemii německá količní vláda v červnu 2020 rezervovala pro komercializaci vodíkových technologií v Německu a další 2 miliardy eur pro mezinárodní spolupráci ve vodíkové branži. Mimoto se spolková vláda připojila už dříve k evropské vodíkové iniciativě 28 zemí EU z listopadu 2018 a dále hodlá vodíkové téma zdůraznit také během svého předsednictví v Radě EU v druhé polovině letošního roku.

Aktuální Národní vodíková strategie (NWS) dává vodíku křídla, která mu mohou umožnit doslova odlet ze stínu stacionárních bateriových technologií a bateriové elektromobility. Asi nemá smysl znovu opakovat, že se nejedná o antagonistické nýbrž o sesterské technologie, které se mohou – jak ukazuje i praxe - velmi dobře doplňovat.

Obr. Schéma „Energetického parku Mainz“ – společný projekt Stadtwerke Mainz, Linde Group a Siemens ukazuje jednoduché možnosti komplexnějšího systému vodíkového hospodářství. Již v roce 2015 byla zahájena elektrolýza vodíku s pomocí elektřiny z větrné energie. Tehdy se jednalo o největší zařízení na PEM tlakovou elektrolýzu vodíku, schopného zpracovat 6 MW elektřiny. Postupně se začaly využívat další možnosti systému: například napájení plynového potrubí, dodávky zeleného vodíku pro vodíková čerpadla aut a pro průmysl. Budoucí systémy mohou mít mnohem větší komplexnost.

Strategické cíle a ambice

Spolková vláda vychází z masivní německé výroby vodíku a značného posílení trhu – počítá s nárůstem poptávky po vodíku s celkovým energetickým potenciálem cca 90-110 TWh v roce 2030, tedy na asi dvojnásobek současné poptávky. K pokrytí části jejího růstu bude třeba vytvořit výrobní kapacity, tedy zařízení na elektrolýzu vodíku s výkonem nejméně 5 GW (výkon odpovídá více než dvojnásobku výkonu Temelína!) do roku 2030 a další stejný výkon do 2035 nebo nejpozději 2040. Pomocí kapacity 5 GW lze vyrobit 14 TWh zeleného vodíku. Zapotřebí k tomu bude 20 TWh elektřiny z obnovitelných zdrojů – hlavně onshore a offshore větrné energie. Mimoto se počítá také s masivním importem zelené elektřiny hlavně z oblasti Severního moře a Baltického moře. Společnost SHELL již plánuje v Nizozemsku s dalšími partnery největší středisko výroby zeleného vodíku v Evropě. Pomocí elektrolýzy a elektřiny z obnovitelných zdrojů by mělo zařízení od roku 2030 produkovat milion tun vodíku ročně, z podstatné části pro Německo. 

Masívní investice a cena elektřiny šroubují ceny zeleného vodíku

Transformace německé energetiky na vodíkové technologie si samozřejmě vyžádá ve velmi krátkém období obrovské investice do výroby, dopravy a skladování vodíku i do vzdělávání potřebných odborníků. A právě v této jisté hektice celého procesu tkví zřejmě i jeho největší rizika. Německo se vmanévrovalo světově ojedinělým kvapným a souběžným odchodem od jádra a uhlí do situace, kdy může být ohrožena energetická bezpečnost. A pravděpodobně i pod tímto tlakem nyní vsází hodně na technologii, která možná ještě zcela nedorostla požadavkům a nadějím, které na ni jsou kladeny.  Vedlejším produktem Enegiewende a velkého podílu obnovitelných zdrojů na výrobě elektřiny v Německu je její nejvyšší cena mezi vyspělými zeměmi, což může vést k odchodu některých průmyslových oborů jinam. A také to velmi komplikuje prosazování zeleného vodíku na trhu. Cena německého zeleného vodíku 10-11 €/kg je v současnosti více než šestinásobná proti ceně 1,50 €/kg šedého tedy „fosilního“ vodíku, vyráběného hlavně ze zemního plynu. S rostoucím objemem výroby zeleného vodíku se sice počítá v průběhu několika let s náběhem „economics of scale“, což pravděpodobně způsobí pokles jeho ceny až o 70 procent, ale zelený vodík bude i poté více než dvakrát dražší než šedý vodík. Proto bude asi jediným řešením fosilní vodík důkladně zdanit – například plánovaná daň z emisí CO2 okolo 100 eur za tunu by aktuálně mohla cenu šedého vodíku zvýšit na 2,68 €/kg.

Navíc systém a struktura cen zelené elektřiny, jak vyplývá z německého zákona o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů EEG a dalších zákonů a předpisů jsou neobyčejně komplikované a cenově ji znevýhodňují i v konkurenci s fosilními zdroji energie. Proto ze strany hospodářství požadovanou důkladnou reformu celého systému politici nadále odsunují před sebou na stále další a další volební období... 

Rizikem je stávající nekomplexnost vodíkových technologií

Některé jednotlivé součásti vodíkového hospodářství jsou už technicky a technologicky vyzrálé pro komerční využití, ale dlouhodobé praktické zkušenosti s fungováním celých komplexních systémů vodíkového hospodářství nemá nikdo na světě. Navíc celá léta vodík přežíval ve stínu oblíbenějších bateriových řešení a tento handicap by teď měl takřka přes noc skokově překonat.  To je podobné riziko, jako zničehonic přesadit žáka 8. třídy základní školy do maturitního ročníku gymnázia.

Německá vláda si stanovila úkol do roku 2030 zřídit výrobní kapacity na elektrolýzu zeleného vodíku s celkovým výkonem již zmíněných 5 GW. Největší zařízení tohoto druhu v Německu a zřejmě i na světě ve Wesselingu u Bonnu, které má být letos zprovozněno, má ale výkon pouhých dvou tisícin tohoto výkonnostního cíle – tedy 10 MW...(?!)

Zdeněk Fajkus, Mnichov

Obr. malý: Prototyp těžkého nákladního vozu, zde ve verzi pro USA, který spolu vyvíjejí Toyota a Hino Motors, má být představen veřejnosti v první polovině roku 2021. V Japonsku způsobují nákladní a užitková vozidla zhruba 60 procent emisí CO2 v dopravě

Zdroj: CzechIndustry 3/2020