Tak jako elektřina, nebo atomová energie, může být dnes diskutovaný vodík nejen dobrý sluha, ale i špatný pán.

Jako energetický nosič s velkým potenciálem je vodík označován za palivo budoucnosti. Ač si to většinou neuvědomujeme, vodík je však hlavně součástí průmyslových procesů, od výroby plastů a hnojiv po rafinaci uhlovodíků. Je tedy pochopitelné, že byla v létě roku 2021 předešlou vládou schválena Vodíková strategie ČR. Ovšem jejím hlavním cílem má být snížení emisí skleníkových plynů a vodík se tak i u nás stává prostředkem k dosažení klimatických cílů Evropské komise, hodlající do roku 2050 v zemích Evropské unie dosáhnout klimatické neutrality.

Budoucnost ve vodíku vidí i současná vláda, k čemuž ministr průmyslu a obchodu Jozef Síkela podotýká: „Vodík vnímáme jako důležitý nástroj k dosažení emisních cílů a zajištění transformace průmyslu. V úzké spolupráci s dalšími ministerstvy budeme dále rozšiřovat podporu projektů v oblasti mobility, výroby vodíku, vývoje a výroby vodíkových vozidel a inovativních vodíkových technologií.“

V případě dopravy by asi nebylo moudré hledat její budoucnost v samotném vodíku. Lepší ji bude, tak jako v okolních státech, hledat ve vodíkových palivových článcích, používaných k přímé transformaci chemické energie na stejnosměrný elektrický proud. Nelze totiž zapomínat na to, že elektromotory mají vyšší účinnost než motory spalovací. Přičemž vodíkové palivové články nacházejí i jiné uplatnění. Existuje už řada firem, které z vodíkových palivových článků sestavují zdroje elektrické energie, schopné elektřinu vyrábět řádově v kilowattech. Ty by se údajně v budoucnu měly ve větší míře používat v průmyslu i v domácnostech.

Ovšem vodík lze také chemicky spojit s oxidem uhličitým (CO2) a vyrobit tak syntetické palivo, jehož efektivita ve spalovacích motorech se vyrovná efektivitě fosilních paliv. A jak k tomu v rozhovoru z 11. dubna říká jeden z našich předních odborníků, profesor Ing. Milan Pospíšil z Vysoké školy chemicko-technologické: „Obrovskou a strategickou výhodou syntetických paliv je to, že není potřeba vyměňovat vozový park. To je bezesporu významná finanční úspora. Nemusíme měnit infrastrukturu, protože čerpací stanice mohu použít tak, jak stojí, bez jakýchkoliv úprav. Energie uložená do syntetických paliv vydrží roky a nemusím ji složitě ukládat do žádných drahých baterií. Postačí stávající skladovací nádrže. To je obrovská výhoda proti elektrické energii, která se naopak uchovává velmi špatně a je určena k okamžité spotřebě.“

Dosud se předpokládalo, že cena syntetických paliv (eFuels) se bude zásadně odvíjet od ceny tzv. zeleného vodíku, respektive od množství a ceny bezemisní elektrické energie, potřebné na jeho výrobu. Pokud se však po celém světě v příštích letech bude těžit tzv. zlatý (přírodní) vodík z jeho nově objevovaných ložisek, jak o tom byla již řeč, neboť v místech dostupných těžbě mohou být uvězněny až biliony tun přírodního vodíku, což je dost na uspokojení celosvětové poptávky, pak se logicky syntetická paliva výrobě zeleného vodíku vyhnou. A mohou pak jako palivo v přijatelné cenové relaci sloužit pro stávající automobily se spalovacími motory, které se jejich majitelé rozhodli, jak se u nás říká, dojezdit. Kdy svoje ojeté automobily za elektromobily, z řady důvodů u nich budící nelibost, v budoucnu kvůli globálnímu oteplování nebudou muset měnit. Přičemž po roce 2035 bude i v Evropě možné dál nové vozy se spalovacími motory registrovat, jestliže budou tankovat syntetická, uhlíkově neutrální paliva.

Ostatně, pokud bychom veškerou dopravu u nás chtěli převádět na elektrickou, dle výpočtů celé řady odborníků bychom k tomu potřebovali elektrikou energii přesahující naše možnosti, tedy nejčastěji uváděných 42 terawatthodin. Přičemž pro představu roční produkce Temelína je cirka 16 terawatthodin. Ale ani při nejlepší vůli bychom nebyli vůbec schopni pro tolik elektrických aut promptně vybudovat infrastrukturu na takové úrovni, jaká se u nás v průběhu minulých let budovala pro vozidla se spalovacími motory.

Dosud se také předpokládalo, že pro výrobu syntetických paliv z vodíku bude třeba těžit CO2 z ovzduší, jako je tomu například v pilotním projektu Haru Oni v chilském Punta Arenas, kde se náklady na „vychytávání“ oxidu uhličitého ze vzduchu promítají do ceny syntetického paliva. Ovšem dnešní průmyslové provozy jako cementárny, ocelárny, papírny a celulózky, chemičky a úpravny zemního plynu patří mezi velké zdroje emisí CO2, v nichž se začíná nasazovat soubor technologií CCS (Carbon Capture and Storage) s cílem zabránit vypouštění nadměrného množství CO2 do atmosféry. Koncovým článkem technologie CCS je geologické ukládání, kdy se odpadní oxid uhličitý převádí do tekuté formy a je převážen k úložištím, kde je pak vtlačen do hluboko uložených hornin, přičemž ukládání do podzemí představuje další finanční náklady. Avšak namísto geologického ukládání bude pro průmyslové provozy napříště výhodnější odpadní CO2 jednoduše přepravit tam, kde bude využit při výrově syntetického paliva. Kde z něho spojením s tzv. čistým vodíkem bude vyroben užitečný produkt.

Ale vraťme se k Vodíkové strategii ČR. Ta by se údajně měla u nás prvně projevit v průmyslu a dopravě, poté v plynárenství a nakonec i v českých domácnostech. Přičemž největší podíl na této strategii by měl mít zelený vodík, jenž podle našich politiků budeme vyrábět bezemisní elektrolýzou, na rozdíl od modrého a šedého vodíku získávaného ze zemního plynu či hnědého vodíku z uhlí. To ale nejspíše žádný z našich expertů vládu neupozornil na to, že na výrobu zeleného vodíku nebudeme mít dost „čisté“ elektřiny a že namísto problematické bezemisní elektrolýzy se budou v příštích letech těžit po světě miliony tun čistého vodíku z jeho ložisek, ale i z ropných polí.

Ač o tom laická veřejnost mnohdy pochybuje, klima neohrozí vodní pára, vznikající při spalování vodíku nebo jeho využitím v palivových článcích. V atmosféře sice vodní pára představuje základní příspěvek ke skleníkovému efektu (bez jehož přírodní formy se naše planeta neobejde), avšak na rozdíl od jiných skleníkových plynů pára v atmosféře vykazuje konstantní průměrný obsah, který nemůže být změněn v důsledku malých přídavků. Neboť její reálný obsah v atmosféře je funkcí teploty oceánu, teploty atmosféry a atmosférického tlaku. Tento proces, rovnováhu mezi množstvím vody v oceánu a množstvím vodní páry v atmosféře, exaktně popisuje fyzikální chemie, kdy jeden ze základních vztahů termodynamiky atmosféry představuje ClausiusClapeyronova rovnice. Ovšem uvolňování samotného vodíku do atmosféry v důsledku lidské činnosti je znepokojivé. A to kvůli přímému dopadu, který má na koncentrace hydroxylových radikálů v troposféře. Neboť se ukázalo, že přítomnost vodíku v troposféře zvyšuje poločas rozpadu silného skleníkového plynu metanu (CH4) prostřednictvím konkurenční reakce s hydroxylovým radikálem.

I podle našich politiků (a je jedno z jaké byli nebo jsou vlády) bychom v budoucnu doma měli vodíkem topit a na něm vařit. Podle bruselských plánů se nejdříve k zemnímu plynu do potrubí začne přidávat malé množství vodíku, podobně jako se tzv. biosložky přidávají do fosilních paliv. Čemuž se státy Evropské unie, které se zuby nehty brání těžbě zemního plynu z břidlic frakováním, nejspíše nakonec nevyhnou. Avšak distribuovat 100% vodíku plynárenskými trubkami namísto zemního plynu až do jednotlivých domácností, to podle kritiků Vodíkové strategie ČR není než nesmysl. Nakonec už v době, kdy se u nás schvalovala vodíková strategie, upozorňovala vědecká obec politiky na to, že do jaké míry vodík začne prospívat klimatu bude záviset na tom, kolik toho vodíku unikne do ovzduší.

Molekula vodíku je totiž výrazně menší než molekula metanu (základní složky zemního plynu) a jedna tuna distribuovaného vodíku by tak podle propočtů některých badatelů mohla, přes všechna opatření, znamenat únik mezi 5-30 kg tohoto plynu. Takový únik vodíku by pak měl zhruba stejný dopad na klima jako 1-6 tun CO2. Což může mít za následek nepřímé globální oteplování, které bude kompenzovat snížení emisí skleníkových plynů v důsledku přechodu z fosilních paliv na vodík. Tak by se nakonec v Evropské unii čert vyháněl ďáblem.

Některé sdělovací prostředky, i když tomu většina laické veřejnosti nevěnovala pozornost, nás již informovaly o tom, že iniciativa Evropská vodíková páteř (Eurepan Hydrogen Backbone), kterou tvoří provozovatelé přepravních soustav plynu, předpokládá, že do roku 2030 vznikne 28 tisíc kilometrů „vodíkovodů“. Přičemž do roku 2040 by to mělo být celkem 53 tisíc kilometrů, kdy šedesát procent tohoto potrubí by tvořily stávající plynovody, zbytek pak nové potrubí. Jenže o tom, že molekula distribuovaného vodíku je výrazně menší než molekula metanu a bude mít snahu uniknout do okolního prostředí, se v těchto zprávách zpravidla nehovoří.

Jinak řečeno, pokud by až do jednotlivých domácností proudily trubkami miliony tun vodíku, pak podle odpůrců tohoto řešení energetické krize by každá tuna distribuovaného vodíku přinesla únik alespoň 5 kg tohoto plynu (ale třeba už existují úplně nové studie, které to vyvracejí). Pak v roce 2040 by oněch plánovaných 53 tisících kilometrů vodíkovodů nejenom vyhánělo čerta ďáblem, ale mohlo by také otevřít pomyslnou Pandořinu skříňku. Neboť markantní nárůst spotřeby vodíku, provázený nárůstem skleníkového plynu metanu (CH4) v důsledku úniku vodíku do atmosféry, by oteplování planety Země nezabránil, nýbrž by ho urychlil. A to tak, jak se o tom žádnému z politiků, natož klimatickým aktivistům, ani v nejhorším snu nezdálo.

Ne každý s takovýmto katastrofickým scénářem souhlasí a argumenty alarmistů odborníci z komerčních, vědeckých, výzkumných a vzdělávacích institucí, působících v oblasti pokročilých vodíkových a souvisejících technologií, mnohde vyvrací. A není tak divu, že i český tým, sdružený pod hlavičkou společnosti Devinn z Jablonce nad Nisou, zabývající se vývojem vodíkových technologií, se mýty opřádající vodík jal vyvracet.

Podle jejich názoru je vodík, díky svým fyzikálním vlastnostem, dokonce bezpečnější než fosilní paliva. Přičemž vodík má mít oproti ostatním palivům také nespornou výhodu v tom, že není jedovatý pro člověka, ani pro přírodu. „Samotný vodík není nebezpečný ani toxický, nejsou prokázány negativní účinky při dýchání, ani při kontaktu s faunou. Je třeba si uvědomovat rizika, která se s vodíkem pojí stejně jako s každým jiným palivem – mít z něj respekt, ale ne strach,“ dodává k tomu Karel Souček, ředitel vývoje Devinn. A pokud jde o dohady kolem unikání vodíku při jeho přepravě a skladování kvůli malé velikosti molekuly, ani to už nemá být pravda: „Historicky se jednalo o problematickou disciplínu, dnes je problém vyřešen moderními materiály a postupy – únik je pod měřitelnou hodnotou,“ dodává k tomu Karel Souček.

Ale jak se u nás říká - stokrát nic umořilo osla. Možná ho má umořit i v těch plánovaných tisícovkách kilometrů vodíkovodů, kdy 60% tohoto potrubí budou tvořit staré plynovody. Jenže kdyby i zde byl únik vodíku nakrásně u jednotlivých metrů potrubí „pod měřitelnou hodnotou“, pak to ještě neznamená, že vodík (díky fyzikálním zákonům) nebude plynařům z tak obrovské soustavy unikat.