V posledních letech země po celém světě podporují rozvoj vodíkového energetického průmyslu nebývalým tempem. Podle zprávy, kterou společně zveřejnila Mezinárodní komise pro vodíkovou energii a společnost McKinsey, více než 30 zemí a regionů zveřejnilo plán rozvoje vodíkové energie a globální investice do projektů vodíkové energie dosáhnou do roku 2030 300 miliard amerických dolarů.
Vodíková energie je energie uvolňovaná vodíkem v procesu fyzikálních a chemických změn. Vodík a kyslík lze spalovat za účelem výroby tepelné energie a také jej lze přeměnit na elektřinu pomocí palivových článků. Vodík má nejen širokou škálu zdrojů, ale má také výhody dobrého vedení tepla, čistoty a netoxickosti a vysokého tepelného výkonu na jednotku hmotnosti. Tepelný obsah vodíku při stejné hmotnosti je přibližně třikrát vyšší než u benzinu. Je důležitou surovinou pro petrochemický průmysl a palivem pro letecké rakety. S rostoucím požadavkem na řešení klimatických změn a dosažení uhlíkové neutrality se očekává, že vodíková energie změní lidský energetický systém.
Vodíková energie je upřednostňována nejen kvůli nulovým emisím uhlíku v procesu uvolňování, ale také proto, že vodík lze použít jako nosič energie, který kompenzuje volatilitu a přerušovanost obnovitelných zdrojů energie a podporuje jejich rozsáhlý rozvoj. Například technologie „elektřiny na plyn“, kterou propaguje německá vláda, má za cíl vyrábět vodík pro ukládání čisté elektřiny, jako je větrná a solární energie, kterou nelze včas využít, a přepravovat vodík na velké vzdálenosti pro další efektivní využití. Kromě plynného stavu se vodík může vyskytovat také v kapalném nebo pevném hydridu, který má různé způsoby skladování a přepravy. Jako vzácná „spojovací“ energie může vodíková energie nejen realizovat flexibilní přeměnu mezi elektřinou a vodíkem, ale také vybudovat „most“ k propojení elektřiny, tepla, chladu a dokonce i pevných, plynných a kapalných paliv, a tak vybudovat čistší a efektivnější energetický systém.
Různé formy vodíkové energie mají řadu scénářů uplatnění. Do konce roku 2020 se celosvětové vlastnictví vozidel s vodíkovými palivovými články zvýší o 38 % ve srovnání s předchozím rokem. Rozsáhlé využití vodíkové energie se postupně rozšiřuje z automobilového průmyslu do dalších oblastí, jako je doprava, stavebnictví a průmysl. Při použití v železniční dopravě a lodích může vodíková energie snížit závislost dálkové a nákladní dopravy na tradičních palivech z ropy a plynu. Například na začátku loňského roku společnost Toyota vyvinula a dodala první várku systémů vodíkových palivových článků pro námořní lodě. Při použití v distribuované výrobě může vodíková energie dodávat energii a teplo pro obytné i komerční budovy. Vodíková energie může také přímo poskytovat účinné suroviny, redukční činidla a vysoce kvalitní zdroje tepla pro petrochemický, železářské, hutní a další chemický průmysl, čímž účinně snižuje emise uhlíku.
Vodík jako druh sekundární energie však není snadné získat. Vodík se na Zemi nachází převážně ve vodě a fosilních palivech ve formě sloučenin. Většina stávajících technologií výroby vodíku se spoléhá na fosilní energii a nedokáže se vyhnout emisím uhlíku. V současné době technologie výroby vodíku z obnovitelných zdrojů energie postupně dozrává a vodík s nulovými emisemi uhlíku lze vyrábět z obnovitelných zdrojů energie a elektrolýzy vody. Vědci také zkoumají nové technologie výroby vodíku, jako je solární fotolýza vody k výrobě vodíku a biomasy k výrobě vodíku. Technologie jaderné výroby vodíku vyvinutá Institutem jaderné energie a nových energetických technologií Univerzity Tsinghua by měla být zahájena za 10 let. Kromě toho řetězec vodíkového průmyslu zahrnuje také skladování, přepravu, plnění, aplikaci a další články, které se také potýkají s technickými výzvami a cenovými omezeními. Vezměme si například skladování a přepravu, vodík má nízkou hustotu a za normální teploty a tlaku snadno uniká. Dlouhodobý kontakt s ocelí způsobí „vodíkovou křehkost“ a její poškození. Skladování a přeprava jsou mnohem obtížnější než u uhlí, ropy a zemního plynu.
V současné době je v mnoha zemích výzkum nových vodíkových technologií v plném proudu a technické potíže je třeba překonat. S neustálým rozšiřováním rozsahu výroby vodíkové energie, skladování a přepravní infrastruktury mají náklady na vodíkovou energii velký prostor pro pokles. Výzkum ukazuje, že se očekává, že celkové náklady na řetězec vodíkové energie do roku 2030 klesnou na polovinu. Očekává se, že rozvoj vodíkové společnosti se bude urychlovat.
Čas zveřejnění: 30. března 2021