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 vysoké tepelné kapacity 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 všech aspektů nového vodíku v plném proudu a technické obtíže se snaží 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 v průmyslu klesnou do roku 2030 na polovinu. Očekává se, že rozvoj vodíkové společnosti se bude urychlovat.
Čas zveřejnění: 30. března 2021