Jakou barvu má váš vodík? Ne všechen vodík je čistý.

Ruská invaze na Ukrajinu a následný prudký nárůst cen pohonných hmot a inflace nám temně připomíná ničivý ekonomický dopad naší závislosti na fosilních palivech. Teploty mezitím rostou stejně vysoko jako ceny energií a smrtelné vlny veder letošního léta posilují lidskou cenu nečinnosti související se změnou klimatu. Tyto dvojí hrozby zvyšují nutnost, aby země přestaly využívat fosilní paliva, zejména zemní plyn, a učinily z vodíku přesvědčivou alternativu čisté energie.

Aby však pomohl zmírnit dopady změny klimatu a dekarbonizovat, tento vodík musí být skutečně bez uhlíku. Nemůžeme si dovolit investovat do údajně čistých paliv, která jsou spíše humbukem než hmotou. Právě toto riziko představují určité typy vodíkové energie, které nejsou bez uhlíku.

Zatímco profil vodíku v posledních několika desetiletích opakovaně rostl a klesal, vlády a průmysl intenzivně investují do vodíkové energie s novým elánem. Evropská unie nedávno oznámila 5.4 miliardy eur (5.48 miliardy dolarů). vodíkové dotacea účet Spojených států za infrastrukturu z roku 2021 zahrnoval vodík ve výši 8 miliard dolarů investice. Podle amerického úřadu pro energetické informace se vlády zavázaly asi 37 miliard dolarů a soukromý sektor oznámil dalších 300 miliard dolarů na výrobu vodíku. EIA předpovídá a desetinásobný nárůst ve vodíkové kapacitě do roku 2030.

V těchto oznámeních se však skrývá několik červených vlajek. Bohužel mnoho z těchto investic bude vyrábět vodík, který bude z hlediska klimatu horší než fosilní paliva. Nejvýmluvnější je, že některé z největších posilovačů paliva jsou společnosti vyrábějící fosilní paliva. Tyto skupiny zdánlivě podporují palivo, které slibuje rychlou dekarbonizaci, ale téměř veškerý vodík, který se dnes vyrábí, využívá obrovské množství zemního plynu a dalších fosilních paliv.

Asi 99 % celosvětově vyrobeného vodíku využívá paro-metanový proces, kdy metan pochází ze zemního plynu a pára se vyrábí spalováním fosilních paliv. Tento proces odděluje vodík rozštěpením metanu na dvě složky, vodík a oxid uhličitý. Tento energeticky náročný proces s vysokým obsahem uhlíku produkuje to, co je známé jako „šedý vodík“.

Jeho blízký příbuzný „modrý vodík“ se vyrábí stejným procesem, ale je propagován jako čistší, protože jeho uhlík se zachycuje a ukládá. Ani „šedý“ ani „modrý“ vodík neprodukují uhlíkové emise při spalování nebo přeměně na elektřinu, ale úniky metanu během výroby a přepravy mohou modrý vodík zhoršit než používání zemního plynu.

V celém vodíkovém spektru existuje mnoho dalších barevných variací, ale bez ohledu na to, kolik odstínů vodíkový průmysl zavádí, je „zelený vodík“ jedinou barvou s potenciální rolí v efektivní dekarbonizaci ekonomiky. Zelený vodík se vyrábí zásadně odlišným procesem. Místo páry-methanu využívá elektrolýzu – pomocí obnovitelné elektřiny štěpí vodu na vodík a kyslík.

Takže z pohledu dekarbonizace je zelený vodík jediným vodíkovým palivem, které může pomoci dekarbonizovat ekonomiku. Ale z pohledu PR má lobbing ze strany ropného a plynárenského průmyslu bohužel velký úspěch propagující modrý vodík. Velká část dnešních investic do vodíku, včetně amerického zákona o infrastruktuře, dotuje výrobu modrého i zeleného vodíku. Nebezpečí je, že humbuk kolem modrého vodíku by mohl zpozdit světový přechod na obnovitelné zdroje.

Zatímco konečný výsledek výroby vodíku je relativně přímočarý, přesně to, jakou roli by měl hrát zelený vodík v dekarbonizační ekonomice, je složitější. Vezměme si osobní dopravu, kde byly vodíkové palivové články prvními uchazeči. Honda představila svůj vůz s palivovými články v roce 2008 a Toyota udělala totéž v roce 2012. Navzdory tomu, že vozy s palivovými články byly uvedeny na trh dříve než elektromobily (EV), vodíkové palivové články od té doby neudělaly nic jiného, ​​než že ztratily půdu pod nohama.

Vozidla na palivové články překonala konkurenci, protože náklady na elektrické baterie za posledních deset let klesly o více než 90 %, zatímco dojezd elektromobilů přesáhl 300 mil a infrastruktura nabíjení baterií se rychle rozrostla. Ve srovnání s tím je budování infrastruktury nabíjení vozidel s palivovými články velmi nákladné. Částečně ve výsledku je jich pouze 46 vodíkové čerpací stanice v USA, z toho 43 v Kalifornii.

Dnes vodík prakticky prohrál závod v osobní dopravě. Na světových silnicích dnes jezdí pouhých 25,000 15 vozů na vodíkové palivové články a v USA jsou komerčně dostupné pouze dva modely vozidel s palivovými články. Pro srovnání, na světových silnicích jezdí 300 milionů bateriových elektrických a plug-in hybridních vozidel ve XNUMX různých modelech.

Vodíková vozidla mají také velmi nízké energetický výkon— srovnatelné s benzinovými a naftovými vozidly, která využívají pouze 30–35 % dostupné energie v palivu, které se dostává na hnací kola. V porovnání, použití akumulátorových elektrických vozidel 70-80% dostupné energie. Čím více energie je potřeba pro dopravu, tím více energie z obnovitelných zdrojů je třeba vyrábět, což zvyšuje náklady. To vše ztěžuje rychlou a hromadnou dekarbonizaci ekonomiky.

Stejné výsledky se pravděpodobně projeví i v průmysl komerční nákladní dopravy, což je jediný automobilový sektor, kde výrobci stále sází na technologie EV a palivových článků. Traton, dceřiná společnost Volkswagenu, která vyrábí značky Scania, MAN a Navistar, sází na bateriovou elektriku, zatímco Daimler a Volvo věří v palivové články, ale také investují do bateriových elektrických nákladních vozidel. Vzhledem k vyšší účinnosti a neustálému snižování nákladů na elektrické baterie a nižším nákladům na elektrická nákladní vozidla je pravděpodobné, že většina nákladních vozidel pro dálkovou přepravu bude nakonec elektrická.

Jak je to tedy s dalšími kapacitami vodíku, jako je skladování energie nebo zásobování oceánskými plavidly? To jsou jistě možnosti, ale všichni se budou muset potýkat se zásadním problémem. Elektrolýza je poměrně jednoduchá, ale velmi neefektivní výrobní technika. Ve skutečnosti, pokud by se vodík vyráběl elektrolýzou poháněnou průměrnými dodávkami elektřiny ze sítě, měl by uhlíkovou stopu stejně jako třikrát horší pro klima než fosilní alternativy. Samozřejmě, pokud elektřina používaná při elektrolýze pochází z obnovitelných zdrojů, je stále čistá, ale k výrobě paliva vyžaduje velké množství obnovitelné elektřiny.

Významný potenciální únik vodíku při výrobě, dopravě a používání představuje další zásadní problém. Vodík je to, co je známé jako nepřímý skleníkový plyn – urychluje zahřívání skleníků tím, jak interaguje s jinými plyny v atmosféře. To může vést k vyšším koncentracím metanu, ozónu a vodní páry v atmosféře, protože vodík působí jako silnější skleníkový plyn než oxid uhličitý. Kromě toho, zatímco vodík je bez zápachu, chuti, netoxický – a extrémně hořlavý a výbušný, takže bezpečné skladování je výzvou.

Protože výroba obnovitelného zeleného vodíku je tak energeticky náročná, může být palivo užitečné v jinak obtížně dekarbonizovaných částech ekonomiky. Zelený vodík by například mohl pohánět energeticky náročné průmyslové procesy, které nejsou snadno elektrifikovatelné. Volvo nedávno oznámilo, že spolupracuje se švédským výrobcem oceli SSAB na výrobě bezuhlíkové oceli ze zeleného vodíku.

V jiných druzích dopravy se zelený vodík může ukázat jako užitečný jako palivo pro zaoceánská plavidla a letadla, která v současné době používají ropná paliva. Lodní společnost Maersk investuje do palivových článků nebo stlačeného vodíku pro své kontejnerové lodě, výrobce proudových motorů Rolls Royce investuje do letadel poháněných vodíkem a Jet Blue do letadel na vodíkové palivo.

Vodík hraje roli v dekarbonizované ekonomice, ale musíme se mít na pozoru před humbukem paliva. Modrý vodík není čistým zdrojem energie, ale marketingovým trikem společností vyrábějících fosilní paliva, jejichž cílem je prodloužit životnost fosilních paliv. Investice do modrého vodíku pouze oddalují přijetí obnovitelných zdrojů. Investice do zeleného vodíku musí být konkrétně zaměřeny. Počasí letošního léta – smrtelné vlny veder a katastrofální záplavy po celém světě – nám ukázaly, jak naléhavé je vyhnout se jakémukoli zpoždění v dekarbonizaci. Nemůžeme se nechat vyvést z cesty vodíkovým humbukem.