Nahradit fosilní zdroje vodíkem namísto elektrifikace není udržitelné z klimatického ani hospodářského hlediska. Dokazuje to studie Postupimského institutu pro výzkum změny klimatu, která vyšla minulý týden v odborném časopisu Nature.

Autoři výzkumu se zaměřili na zhodnocení technologických, klimatických a ekonomických možností při využívání takzvaných e-paliv. Jde o umělé uhlovodíkové látky, které vznikají spojením uhlíku získaného z oxidu uhličitého a vodíku, jenž se pomocí elektřiny vydělí z molekul vody.

Pokud se v procesu výroby používá elektřina z obnovitelných zdrojů, dají se vzniklé látky považovat za poměrně všestranně využitelnou a zároveň nízkoemisní náhradu fosilních paliv. Na rozdíl od nich navíc při spalování vodíku neuniká do ovzduší žádný oxid uhličitý.

Z aktuální studie nicméně vyplývá, že by se vodík měl využívat jen tam, kde není technologicky možný přechod od spalování k elektrifikaci. „Paliva založená na vodíku budou minimálně v příštím desetiletí nejspíš jen velmi málo dostupná,“ vysvětlil hlavní autor studie Falko Ueckerdt z Postupimského institutu pro výzkum změny klimatu.

Spoléhání na masivní využití vodíkových zdrojů by tak podle něj vedlo pouze k dalšímu odkladu konce fosilních paliv. „Pokud neupustíme od technologií založených na spalování a budeme doufat, že je nasytíme vodíkem, který bude příliš drahý a nedostupný, tak to skončí jen dalším spalováním ropy a plynu a vypouštěním skleníkových plynů,“ varoval Ueckerdt.

Násobně vyšší spotřeba energie

Pro ilustraci nehospodárnosti vodíku uvádějí autoři studie dva příklady, a to vytápění budov a dopravu. Pro oba sektory existují možnosti, jak přejít na přímé využívání elektřiny — plynové kotle lze nahradit tepelnými čerpadly a spalovací motory těmi elektrickými.

Kdyby se však místo elektrifikace začal pro vytápění a dopravu používat vodík, bylo by třeba z něj nejprve energeticky náročným procesem vyrobit palivo a až poté ho do kotlů nebo motorů dodávat. Výzkumníci spočítali, že by k tomu ve srovnání s čistě elektrickou variantou bylo potřeba až desetkrát víc energie v případě tepla a zhruba pětkrát víc elektřiny v případě dopravy.

„Ke ztrátám dochází jak na straně nabídky, tedy při výrobních procesech paliv založených na vodíku, tak na straně poptávky — například spalovací motor vyplýtvá mnohem více energie než elektrický,“ popsal spoluautor studie Romain Sacchi ze švýcarského Institutu Paula Scherrera.

Nahrazení fosilních paliv vodíkem by tak podle něj při současném energetickém mixu většiny zemí vedlo spíše k vyšším emisím skleníkových plynů než k šetrnějšímu přístupu k planetě. Pokud by kupříkladu veškerá automobilová, nákladní a letecká doprava v Německu přešla na vodík, přispívala by k oteplování planety tři až čtyřikrát více.

Užitečný tam, kde to nejde jinak

Kdyby se provozovatelé technologií na fosilní paliva chtěli vyvarovat emisí jedné tuny skleníkových plynů do atmosféry využitím vodíku už v současnosti, stálo by je to podle propočtů výzkumníků mezi osmi sty až dvanácti sty eury. V tomto srovnání tak pro průmysl stále představuje výhodnější alternativu nakoupit emisní povolenky a fosilní paliva spalovat dál, a to i navzdory rekordní ceně padesát eur za vypuštění tuny CO2.

Autoři aktuální studie proto soudí, že minimálně v příštím desetiletí nebude používání vodíku výhodné pro klima ani pro hospodářství. I proto se elektrifikace jeví jako lepší řešení než například budování dalších infrastruktur pro fosilní plyn s cílem nahradit ho v budoucnu vodíkem.

Výzkumníci z Postupimského institutu pro výzkum změny klimatu nicméně paliva založená na vodíku nezavrhují úplně. „Nedostatková e-paliva by měla být prioritou v sektorech, pro které není přímá elektrifikace prakticky dostupná,“ vysvětlují v předběžné verzi studie, kterou má Deník Referendum k dispozici. „To však nutně nezahrnuje sektory, ve kterých se e-paliva nejvíce vyplácejí a zároveň ani oblasti, které je sice náročné dekarbonizovat, ale existují pro ně alternativy založené na elektřině,“ dodávají.

Jako příklad takových odvětví uvádějí chemickou výrobu nebo produkci oceli. Aby však jejich provozy nezůstaly u fosilních paliv a přechod na čistý vodík se jim vyplatil co nejdříve, státy je budou muset podle výzkumníků podpořit kvalitními politikami a dobře cílenými dotacemi. Na přijatelnou cenu mezi dvaceti a dvěma sty sedmdesáti eury za ušetřenou tunu emisí by totiž vodíková paliva mohl klesnout až kolem roku 2050, což je pro dekarbonizaci špinavých průmyslových odvětví pozdě.

Vodík jako téma pro Evropskou unii i Českou republiku

Že je třeba vyhodnocovat různé možnosti vodíkových paliv, dokazují současné debaty nejen na mezinárodní úrovni, ale i přímo v České republice. Například Evropská unie loni představila vlastní vodíkovou strategii a státy jako Polsko, Bulharsko, Slovensko nebo Chorvatsko se už na široké využití vodíku začaly připravovat.

Vlastní koncepční dokument o uplatnění vodíku v České republice momentálně připravuje i resort průmyslu a obchodu. Podle vyjádření ministerského úředníka Lukáše Janury na loňském webináři by dokument měl být hotový zřejmě kolem poloviny letošního roku.

Zmínky o vodíku se nicméně objevují již například v Národním akčním plánu čisté mobility, Vnitrostátním plánu České republiky v oblasti energetiky a klimatu nebo nejnověji v Národním plánu obnovy. I v nich se přitom zmiňuje použití mimo jiné v oblasti automobilové a nákladní dopravy nebo ve vytápění budov.

S vodíkovými palivy se tak v tuzemsku i na mezinárodní úrovni často počítá způsobem, před kterým nedávno zveřejněná studie německých a švýcarských vědců přímo varuje. Bez uplatnění skutečně jen tam, kde je to nejnutněji potřeba, přitom vodík prospěje spíše fosilním korporacím než klimatu, jak jsme ostatně v Deníku Referendum podrobně popsali už dříve.

Další informace

• PIK: Hydrogen instead of electrification? Potentials and risks for climate targets
• Guardian: Using hydrogen fuel risks locking in reliance on fossil fuels, researchers warn
• Carbon Brief: In-depth Q&A: Does the world need hydrogen to solve climate change?