O vodíku a jeho využití nielen v elektromobilite sa hovorí čoraz viac. Aké príležitosti so sebou prináša a ako sa ho rozhodli využiť začínajúci podnikatelia?
Alternatívne spôsoby energie sú v posledných mesiacoch diskutovanou a častejšie spomínanou témou, pričom sa spájajú najmä s dopravou. Hovorí sa o elektrickom pohone, ktorý je už v čoraz väčšej miere zavedený aj u nás na Slovensku. No na trhu sa objavuje tiež vodík. Európska komisia začiatkom leta prijala Vodíkovú stratégiu a Ministerstvo hospodárstva sa tejto téme začalo intenzívnejšie venovať, pričom myšlienke využívania vodíka je veľmi naklonené. Sériu svojich aktivít ministerstvo odštartovalo vodíkovou konferenciou v júli 2020.
Samuel Babjak z Národnej Vodíkovej Asociácie Slovenska (NVAS) pre Podnikajte.sk priblížil:
- prečo sa o vodíku začalo v posledných mesiacoch diskutovať viac,
- spôsoby využitia vodíka v rôznych odvetviach priemyslu,
- aké príležitosti prináša výrobcom aj na Slovensku,
- ako využili potenciál vodíka startupy a podnikatelia.
Prečo sa o vodíku zrazu viac diskutuje?
Vodík sa v poslednom období celosvetovo spomína častejšie. Podľa Samuela Babjaka je dôvodom snaha byť „zelenší“, nezávislejší od fosílnych palív, zvládať rýchly nárast objemu skleníkového CO2, ale taktiež podporiť nové druhy hospodárstva, zabezpečiť technologický náskok či riešiť uschovanie a transport energie vo veľkých objemoch. „Vodík nie je novinka. Chemici a fyzici sa s ním „bavia“ už takmer 250 rokov. V súvislosti s energetikou a mobilitou dnes začína byť zaujímavejší aj pre tých, ktorí neboli veľkými kamarátmi s chémiou a fyzikou,“ uvádza zakladateľ Národnej vodíkovej asociácie.
Ďalším z dôvodov, prečo sa začalo výraznejšie hovoriť o vodíku je podľa Samuela Babjaka neefektivita využitia tej časti elektrickej energie, ktorej je v určitých časových obdobiach nadbytok. Hoci sa veľká časť elektriny na európskom energetickom trhu vyrobí z obnoviteľných zdrojov (solárne panely, veterná energia), nie je možné ju uskladniť. Počas finančnej krízy pred desiatimi rokmi aj aktuálne, počas koronakrízy, časť vyprodukovanej energie nestíha priemysel spotrebovať. „V čase krízy sa energetické prebytky dostávajú do európskych distribučných sietí, zaťažujú sústavy jednotlivých krajín, často sa predávajú v hlboko negatívnych pásmach. Korona priniesla tiež výraznejšie záporne ceny na spotovom trhu.“
Problém tkvie v tom, že napriek vynaloženým nákladom na nákup technológií, ktoré vyrábajú elektrinu, neinkasuje producent za jej dodávanie plánované sumy. Často sa totiž stáva, že výrobca musí dokonca platiť distribučnej spoločnosti za odber elektriny, ktorú vyrobil. A práve toto je jedným zo silných podnetov rozvoja vodíkových technológií. Vodík sám o sebe nie je zdrojom energie, no slúži na jej uloženie. Môže preto pomôcť pri uskladnení vyrobenej elektrickej energie počas „peak-off“ času, a následne využiť v čase najväčšej spotreby.
Vodík je taktiež zahrnutý v európskom energeticko-klimatickom pláne, podľa ktorého sa EÚ má stať do roku 2050 uhlíkovo neutrálnou. Len na Slovensku bude potrebné zrealizovať dodatočné opatrenia za vyše 200 miliárd EUR. Počíta sa s rozvojom jeho výroby, skladovania, distribúcie a využitia, predovšetkým toho zeleného . Samuel Babjak vidí príležitosť pre slovenských výrobcov zeleného vodíka dodávať ho priamo do európskeho tranzitného systému. Taktiež tvrdí, že ním môžeme stabilizovať elektrickú sústavu, znížiť zaťaženie environmentu alebo naň naviazať rozvojové projekty.
Vodíkový elektromobil vs batériový elektromobil
Asi najviac sa v súvislosti s vodíkom diskutuje alternatíva pohonu pre automobily. Autá na takýto pohon sa však taktiež nazývajú elektromobilmi (Electric Vehicles / EV). V čom je teda rozdiel oproti tým batériovým elektromobilom?
V prvom rade ide o spôsob, akým sa vyrába elektrina, ktorá auto poháňa. V prípade vodíkového elektromobilu (FuelCell Electric Vehicle /FCEV) ide o výrobu elektrickej energie z vodíka v palivovom článku, ktorá je vedená do batérie a tá napája elektromotor. Batériové elektrické (Battery Electric Vehicle/ BEV) auto je však poháňané energiou „čapovanou“ priamo do batérie.
Druhý rozdiel spočíva vo váhe elektromobilu. Vodíkový je ľahší, nakoľko hmotnosť vyrovnávacej batérie, vodíkových nádrží a palivového článku je nižší ako hmotnosť veľkej batérie. Vhodné je preto využitie vodíka ako pohonu najmä v nákladnej či leteckej doprave. Ďalším diskutovaným rozdielom je rýchlosť „tankovania“. Doplnenie vodíka bude trvať približne 3 – 5 minút, čo môže byť výhodné pri dlhých trasách, napríklad spomínaných nákladných áut. Zatiaľ čo nabíjanie elektromobilov na batériu trvá niekoľko desiatok minút. Avšak najskôr bude potrebné vybudovať sieť H2 čerpačiek (Ministerstvo hospodárstva plánuje vybudovať prvých 4 – 8 kusov staníc v priebehu roka 2021). Zatiaľ sa už dlhšiu dobu na Slovensku rozrastá sieť nabíjacích staníc pre batériové elektromobily a vývoj rýchlosti nabíjania výrazne napreduje.
Samuel Babjak však dodáva, že nárast počtu BEV spôsobí kritické zaťaženie lokálnych distribučných sietí. Vodíkový elektrolýzer je možné umiestniť vedľa energetického zdroja, čo znižuje nutnosť investovania do transformácie a distribúcie elektrickej energie. To je argument v prospech vodíka.
Opačná situácia je pri pohľade na náklady. Ceny vodíka sú stále vysoké a v porovnaní s batériovými autami je toto „tankovanie“ drahšie. „Vodík sa predáva na kilogramy. Pri našej poslednej ceste z Bruselu bola cena na nemeckých čerpacích staniciach 9,50 €/kg, v Rakúsku 10 €/kg. Priemerná spotreba je pod 1 kg/100 km. Teda za 10 € prejdete 100 km. Ako pri diesli. Rozvojom infraštruktúry a masového užívania sa ale predpokladá pokles ceny vodíka na cca 6 €/kg. Aj tak si dnes svojho „baterkáča“ môžete nabiť lacnejšie, napríklad z domácej siete. Avšak v prípade rýchleho DC nabíjania sa dostávate nad náklady platné pri vodíku,“ približuje Samuel Babjak.
Šance pre vodík v nákladnej doprave a v letectve
Argumentom, ktorý hovorí za vodíkovú technológiu v automobilovom priemysle je „zadný cyklus“ po ukončení životnosti. „Nádrže vodíka sa dajú znovu použiť alebo recyklovať, podobne aj palivový článok. A vyrovnávacia batéria je malá,“ vysvetľuje Samuel Babjak. Treba však podotknúť, že viaceré zdroje a výrobcovia elektromobilov hovoria aj o možnosti recyklácie elektrobatérií. Napríklad jeden z výrobcov takýchto áut avizuje, že použité batérie sa môžu opäť stať akumulátormi, ktoré majú využitie mimo vozidla. Dajú sa použiť napríklad ako stacionárne zásobníky energie na pokrytie výkyvov spotreby počas horúcich dní alebo ho môžu využívať domácnosti na uskladnenie slnečnej energie, ktorú vyrábajú a využiť neskôr, keď slnko nesvieti. V hre sú aj veľké kontajnerové riešenia pre priemysel využívajúce lacný nočný prúd.
Napriek všetkým diskusiám a zdanlivému súpereniu medzi vodíkom a batériou v elektromobiloch, si Samuel Babjak nemyslí, že je medzi týmito dvomi technológiami konflikt. Naopak, ide skôr o synergiu. Vodíkový pohon môže byť prínosom najmä pri nákladnej, autobusovej, leteckej či lodnej doprave, zatiaľ čo batériové môžu byť využiteľnejšie pre osobné automobily na kratšie vzdialenosti.
Dôkazom sú súčasné investície automobilových spoločností skôr do baterkových elektromobilov. „Automobilky chcú zaručiť návratnosť drahých batériových investícií, do čoho sú tlačené environmentálnou politikou jednotlivých vlád alebo spoločenstiev.“
Viditeľnou je aj iniciatíva leteckých spoločností ZeroAvia a Airbus, ktoré už na vodíkových lietadlách pracujú. Zatiaľ čo Airbus chce svoj projekt spustiť do roku 2035, ZeroAvia už v septembri podnikla prvú jazdu šesťmiestnym lietadlom na vodíkový pohon.
Vodíkové príležitosti pre slovenský priemysel
Vodík prináša príležitosti nielen v doprave, ale taktiež v iných odvetviach priemyslu. Spoločnosti budú postupne tlačené do úplného odkarbonizovania výroby, pričom jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, bude získavať lacnejší vodík z bezemisných zdrojov. Momentálne sa totiž vodík produkuje najmä „šedým“ spôsobom, a to reformáciou fosílnych palív, predovšetkým zemného plynu, z čoho vzniká nechcený CO2.
„Zelený“ vodík by sa teda mal získavať ekologickým spôsobom
z elektrickej energie, ktorú vyprodukujú obnoviteľné zdroje, ako vietor,
slnko a voda. Elektrina vyrobená
v jadrovej elektrárni sa považuje za nízko emisnú. Vodík vyrobený
elektrolýzou z tohoto zdroja je zaradený medzi tzv. modrý. Do tejto
kategórie spadá i vodík vyrobený elektrolyticky z uhlíkových zdrojov
(ropa, zemný plyn, uhlie), ak sa uvoľnené CO2 zachytí a následne uskladní.
Vzniká ďalšia kategória, tzv. bieleho vodíka, vyprodukovaného
v odpadárskych procesoch. EÚ však bude
finančne podporovať predovšetkým produkciu zeleného vodíka.
Vyrobený vodík bude následne potrebné dopraviť pomocou vodíkovodov do hlavných priemyselných oblastí. Tu sa naskytá príležitosť pre výrobcov. „Po tomto produkte už teraz nastáva vysoký dopyt. Taktiež treba ďalej vyvíjať vložkovanie existujúcich, nevyužívaných alebo málo využívaných plynovodov, čo ponúka ďalšiu príležitosť. Tá sa týka vývoja cenovo prijateľných materiálov pre transport vodíka, ich aplikácii – nanášaní na vnútornú stranu existujúcich oceľových rúr. Dopyt bude po špeciálnych kompresoroch, izoláciách, tesneniach atď.“
Ako sme už spomínali, vodík má význam aj pri veľkých a ťažkých dopravných
prostriedkoch na dlhé trasy. Aktuálne je v hre napríklad nasadenie
vodíkového vlaku na neelektrifikovanej trati smerom na Nové Zámky. „O vodíkové
lokomotívy je taký záujem, že výrobcovia nestíhajú dodávať. Ideálna príležitosť
naštartovania vývoja u slovenského výrobcu vlakových súprav, autobusov,
možno aj malých lietadiel. Trh sa otvára a možnosť podpory vývoja a výroby,
predovšetkým zo zdrojov EÚ, bude široká,“
informuje Samuel Babjak.
Ako startupy využili vodík na rozbehnutie podnikania?
Potenciál vodíka je globálnou témou. Myšlienky jeho využitia sa chopili viaceré startupy po celom svete. V USA vznikol startup HyPoint, ktorý vyvíja systém vodíkových palivových článkov s nulovými emisiami oxidu uhličitého a účinnejšou energetickou výkonnosťou. Využiť ich môže letecká doprava aj mestské automobily. Palivové články tohto startupu ponúkajú jednoduchší dizajn ako systém chladený kvapalinou. To umožňuje dosiahnuť špecifickú spotrebu energie, čo zvyšuje prevádzkovú dobu a mieru využitia.
Kanadská spoločnosť Hydra zasa ponúka „dvojpalivové“ riešenie pre komerčné vozové parky nákladných áut. Vyvinuli vodíkový vstrekovací systém, ktorý upravuje dieslový motor vozidiel. Eliminovať znečistenie sa snažia taktiež v CleverShuttle. Berlínsky startup ponúka zdieľanú dopravu na spôsob Bolt-u, avšak využíva elektrické a vodíkové vozidlá.
Startup Ways2H v Kalifornii sa zameral na využívanie komunálneho odpadu z domácnosti a firiem či plastov a zdravotníckeho odpadu na výrobu vodíka pri výrazne nižších nákladoch v porovnaní s elektrolýzou. Takáto forma výroby vodíka stojí približne 4,50 € na kilogram, pričom o niekoľko rokov môže ešte klesnúť.
Austrálska firma Lavo predstavila metal hydrický absorpčný kompresor, navrhnutý na každodenné použitie od vodíkom poháňaných bicyklov, grilov až po väčšie priemyselné skladovanie a užitie vodíka. Zásobník je schopný uskladniť vodík vyrobený z elektriny získanej z fotovoltaických článkov na streche domu alebo veternej turbíny na farme. Podobný systém uskladnenia vodíka vyvíjajú aj na košickej Technickej univerzite.
