Od spalovacích motorů k vodíku

Udržitelnost, obnovitelné energie, šetrnost k životnímu prostředí. Témata, s nimiž jsme denně konfrontovaní. Fosilním palivům pomalu zvoní hrana. A protože Evropská unie chce dosáhnout uhlíkové neutrality do roku 2050, řeší se i to, co u aut naftu a benzin nahradí. Jednou z variant by mohl být vodík. „Zelená“ naděje pro každého řidiče?

Jedinou alternativou aut se spalovacími motory jsou v současné době klasické bateriové elektromobily. V budoucnu by jim mohla konkurovat i auta poháněná vodíkem. Ani při jeho spalování nevznikají žádné emise skleníkových plynů. Z toho důvodu je to představa velmi příjemná. O to více, že vodíkové auto dotankujete přibližně stejně rychle jako to se spalovacím motorem. Aniž byste museli minimálně půl hodiny někde nervózně přešlapovat, než se zase rozjedete, jako je tomu u elektromobilů. Jenže to má stále jeden podstatný háček: Vodíková infrastruktura je bohužel zatím „v plenkách“. Ještě v nedávné minulosti byl vodík coby zdroj čisté energie používaný pouze v laboratorních aplikacích. Přestože jde o velmi perspektivní a ekologické palivo, jeho rozšíření bránily nákladné či neexistující technologie, nízká poptávka nebo již zmíněná nedostatečná infrastruktura. Vývoj jde ale závratným tempem kupředu, proto i vodík se už dostává do popředí zájmu coby alternativa fosilních paliv a jako zdroj uchovávání energie − a to i v České republice.

Počátek nové éry

Že se z oblasti teorie přesouváme pomalu v případě vodíku do praxe, dokazuje schválení takzvané Vodíkové strategie České republiky, kterou v polovině července představilo ministerstvo průmyslu a obchodu. „Strategie se zaměřuje na vodíkové technologie, které mají potenciál přispět k hospodářskému růstu České republiky. Vzhledem k tomu, že vodík v budoucnu sehraje roli paliva, suroviny a úložiště energie, je strategie určena zejména pro aktéry z oblasti dopravy, chemického průmyslu, energetiky, výrobce vodíkových technologií, uživatele vodíkových technologií a občany,“ vysvětluje Jan Sochor, analytik z České vodíkové technologické platformy (HYTEP).

V příštích 10 letech strategie vidí hlavní nasazení nízkouhlíkového vodíku zejména v chemickém průmyslu, kde dopomůže ke snižování emisí skleníkových plynů. V oblasti dopravy pak v městské autobusové, železniční, nákladní i osobní přepravě.

V Česku dnes jezdí asi 10 vodíkových aut a žádný autobus. Tomu odpovídá i vodíková infrastruktura: Zatím jsou u nás v provozu jen dvě tankovací stanice, obě jsou neveřejné, jedna v Řeži, druhá v Neratovicích. Letos by se měly zprovoznit dvě veřejné − na Barrandově a v Litvínově − a je zajištěno financování dalších devíti.

Akční plán čisté mobility nicméně předpokládá, že za devět let u nás bude na vodík jezdit 40−50 000 aut, 870 vodíkových autobusů a bude je možno naplnit v 80 plnicích stanicích. „Je to velice ambiciózní cíl, ale dosažitelný,“ myslí si o českých plánech na využití vodíku Aleš Doucek, vedoucí vodíkového oddělení v ÚJV Řež.

Autobusy pro Ústí, Ostravu, Karvinsko i Brno

O tom, že použití vodíku třeba ve veřejné dopravě přichází skutečně na řadu, svědčí i zájem mnoha měst o vozidla na tento typ pohonu. „Například Dopravní podnik v Ústí nad Labem nedávno vysoutěžil dodávku 20 autobusů na vodík a město má již stavební povolení na vodíkovou plnicí stanici. O autobusy tankující vodík usiluje i Ostrava, která jich do roku 2023 poptává deset. Další vodíkové autobusy mají od roku 2024 jezdit i na Karvinsku,“ podotýká Jan Sochor.

V Ústeckém kraji mají obce zájem až o 33 autobusů na vodík a 50 zařízení komunální techniky s vodíkovým pohonem. Taková je aktuální poptávka obcí a měst v Ústeckém kraji do roku 2030. V regionu se také plánují prozatím tři vodíkové plničky − dvě v Litvínově a jedna v Ústí nad Labem.

„Ústecký kraj je prvním českým regionem, který se zařadil mezi evropská vodíková údolí. Nyní připravujeme vodíkovou strategii, která popíše potřeby regionu a konkrétní kroky od výroby přes distribuci až po využití vodíku, například právě pro veřejnou dopravu. Šetření realizované ve městech a obcích je jedním z podkladů,“ uvedla Gabriela Nekolová, předsedkyně krajské tripartity a koordinátorka Vodíkové platformy Ústeckého kraje.

Karin Černá z odboru energetiky, průmyslu a chytrého regionu Moravskoslezského kraje rovněž potvrdila, že se s vodíkem intenzivně počítá. V současnosti Moravskoslezský kraj vypsal veřejnou soutěž ohledně dopravní obsluhy oblasti mezi Ostravou a Havířovem, pracovně nazvanou „Vodíkovsko“, deseti vodíkovými autobusy. V rámci tohoto projektu bude v Ostravě do roku 2023 vybudována i vodíková plnicí stanice. Po roce 2025 by se měly veřejné soutěže rozšířit na 16 lokací a přibližně 500 vodíkových autobusů. Současně běží i projekty, jejichž cílem je nasazení vodíkových vlaků na regionální tratě. Kraj rovněž plánuje v rámci postupné obměny krajské flotily automobilů i s nasazením vozů na vodík.

Dopravní podnik města Brna (DPMB) je dalším dopravcem v zemi, který začíná přemýšlet o využití vodíku v městské hromadné dopravě. Brněnští radní schválili memorandum o spolupráci na projektu „Využití vodíku ve městě Brno“, kde je DPMB jedním ze signatářů. Současně už radní i odsouhlasili memorandum o spolupráci při realizaci projektu testování vodíkového elektrobusu v Brně na vybraných linkách MHD. První autobus by mohl vyjet příští rok.

„Mezi Teplárnami Brno a Dopravním podnikem města Brna je již dohodnuta spolupráce při využití vodíku. První z nich v budoucnu zajistí jeho výrobu například při spalování dřevní štěpky, druhá ho využije jako palivo pro městskou hromadnou dopravu. Dopravní podnik se také zapojí do společného projektu se Škodou Electric a společností Orlen Unipetrol RPA − výsledkem má být testovací provoz vodíkového elektrobusu na linkách MHD a první plnicí vodíková stanice v Brně,“ uvedla primátorka Brna Markéta Vaňková.

Brno chce projektem skloubit potenciál univerzitního a vědeckého centra, silných městských společností a mezinárodních zkušeností. Plánuje vznik Evropského institutu pro výzkum vodíkových technologií a inovací v energetice. To má ukázat komplexní vyžití vodíku, především v energetice či dopravě.

Cena vodíku se aktuálně pohybuje kolem 250 korun za kilogram.

Foto: iStock

Česká republika by se v budoucnu navíc měla stát místem, kde se budou vodíkové autobusy i vyrábět. To ostatně plánuje společnost Iveco. „Společnost Iveco momentálně ve Vysokém Mýtě vyrábí autobusy na dieselový pohon a zemní plyn, dalším logickým krokem je pro ně výroba autobusů na elektrický a vodíkový pohon. Pro Českou republiku by to znamenalo výrobu vysoce inovativních autobusů s mezinárodním přesahem,“ sděluje Jan Sochor.

Podle výše zmíněné české vodíkové strategie má být hlavním tahounem spotřeby vodíku v České republice doprava, zejména ta nákladní. Nákladní automobily by měly v roce 2050 spotřebovávat zhruba 700 tisíc tun vodíku ročně, dalších 145 tisíc tun pak má připadat na spotřebu osobních automobilů. Těch by mohlo po českých silnicích podle vodíkové strategie v roce 2030 jezdit 45 tisíc a v roce 2050 již 600 tisíc. A už nyní přicházejí dopravci se zapojením vodíkových automobilů do svých flotil.

Zajímavým a aktuálním českým příspěvkem do vodíkové nákladní mobility je rovněž vývoj inovativního bezemisního nákladního vozidla, na kterém se podílí konsorcium pěti českých vědeckých institucí a firem, pod vedením společnosti ÚJV Řež. „Prototyp elektromobilu s vodíkovým palivovým článkem bude postaven na robustním podvozku Tatra a vybaven řadou podpůrných technologií, které umožní provoz vozidla v náročných podmínkách. Projekt, podpořený Technologickou agenturou ČR, představí nový vůz už v závěru roku 2023,“ uvádí Aleš Doucek z ÚJV Řež.

Budeme na to mít?

Mluvíme-li o vodíkovém pohonu, logicky se nabízí otázka, jak vodíková auta ufinancují běžní řidiči osobních automobilů. Pokud jde o cenu vodíku, ta se aktuálně pohybuje kolem 250 korun za kilogram, což při průměrné spotřebě vodíkových vozů okolo jednoho kilogramu na 100 kilometrů vychází zhruba na 2,50 Kč na kilometr. To je výrazně víc než u konkurenčních elektromobilů, u nichž je cena elektřiny spotřebované na jeden kilometr přibližně pětinová. Do budoucna se ale předpokládá snížení ceny vodíku zhruba na polovinu, což už by mohlo být pro zájemce o vodíkový pohon mnohem zajímavější.

Dost velkou potenciální překážkou pro masové využití vodíkových aut je ale zatím jejich vysoká cena. Hyundai Nexo, což je velké SUV s bohatou výbavou, v Německu začíná na dvou milionech korun. V současné době jsou v Česku jen dvě značky, které sází na vodíkové modely. Jednou je Hyundai s modelem Nexo a druhou Toyota s modelem Mirai. Zatímco Toyota už Mirai na český trh uvedla, Hyundai to činí právě v těchto dnech. Toyota Mirai stojí v ČR 1,4 milionu korun. Cena Hyundai Nexo začíná na 1 950 000 Kč.

Dalším parametrem, na který chce znát zákazník odpověď, je bezpečnost takových aut. V tomto ohledu se nemusíme podle výrobců znepokojovat. Každé auto, a je jedno, jaký má pohon, je před uvedením na trh nesmírně náročně testováno. Všichni známe nárazové testy Euro NCAP nebo jejich americkou obdobu IIHS. A oba zmíněné modely právě tyto organizace pečlivě otestovaly. „Nexo je stejně bezpečné jako kterýkoliv jiný automobil například se spalovacím motorem. V testech organizace Euro NCAP z roku 2018 získal pět hvězd a jeho bezpečnost byla v roce 2019 ověřena také americkou organizací IIHS, v jejíchž testech získalo nejvyšší ocenění Top Safety Pick+,“ vysvětlil David Pavlíček z Hyundai.

Podpora z evropských fondů

Bez státní podpory se vodíková auta na silnicích ale hned tak prohánět nebudou. Naštěstí se s tím počítá. Vodík v dopravě má být podporován z nového Operačního fondu Doprava 3. Jednou z priorit je i vybudování infrastruktury pro auta poháněná elektřinou a vodíkem. Česká republika může na dopravní projekty v období let 2021 až 2027 čerpat evropské peníze v rozsahu až 4,86 miliardy eur (125 miliard korun).

Magazín Energie

Stáhněte si přílohu v PDF

Mezi priority OPD3 tak patří třeba podpora budování dobíjecích stanic pro elektromobily. Do roku 2030 bude zapotřebí vybudovat minimálně 19 tisíc dobíjecích bodů, aby po silnicích mohlo jezdit nejméně 220 tisíc elektrických vozidel do roku 2030. Skromnější jsou cíle v oblasti vodíku, tady se hovoří o výstavbě minimálně 15 vodíkových stanic do roku 2025 a zhruba 80 vodíkových stanic do roku 2030.

Takovéto vodíkové vize ale částečně rozporují někteří odborníci. Například František Hrdlička z Fakulty strojní ČVUT říká, že základním problémem je, kde vzít zelený vodík, který je pouze z obnovitelných zdrojů (voda, slunce, vítr), když jeho výroba je i při stálém příkonu elektrolyzéru s účinností cca 75 procent a zpětné využití je s účinností někde kolem 50 procent. „Jinými slovy říkám, že na jednotku užitečné energie pro pohon vozidla vodíkem potřebuji téměř tři jednotky energie v elektřině. A kde tu všechnu elektřinu − když budeme plně elektrifikováni (včetně průmyslu) nebo přecházet na vodík (například ocelářský průmysl) − vzít?“ ptá se Hrdlička.

„Počítali jsme vodíkový potenciál přímořských větrných parků a došli jsme k tomu, že by to nestačilo ani pro vodíkovou mobilitu, natož pro průmysl. Navíc aby vodíkový generátor efektivně pracoval, potřebuje stabilní příkon, ten obnovitelné zdroje bohužel nezaručují,“ doplňuje František Hrdlička.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Magazín Energie.