Co je to vodík?

Na Zemi je obrovské množství atomů vodíku obsaženo ve vodě, rostlinách, zvířatech a samozřejmě v lidech. Ale přestože je přítomen téměř ve všech molekulách živých organismů, jako plyn je ho velmi málo – méně než jedna objemová část na milion.

Vodík lze vyrábět z různých zdrojů, například ze zemního plynu, jaderné energie, bioplynu a obnovitelných zdrojů energie, jako je sluneční a větrná energie. Výzvou je využití vodíku jako plynu ve velkém měřítku pro pohon našich domácností a podniků.

Proč je vodík důležitý jako budoucí zdroj čisté energie?“

Palivo je chemická látka, kterou lze „spálit“ a získat tak užitečnou energii. Spalování obvykle znamená, že se přeruší chemické vazby mezi prvky v palivu a prvky se chemicky spojí s kyslíkem (často ze vzduchu).

Po mnoho let používáme zemní plyn k vytápění našich domovů a podniků a v elektrárnách k výrobě elektřiny; v současné době je 85 % domácností a 40 % elektřiny ve Spojeném království závislých na plynu. Metan je hlavní složkou „zemního plynu“ z ropných a plynových polí.

Zemní plyn používáme i nadále, protože je to snadno dostupný zdroj, je cenově výhodný a představuje čistší alternativu k uhlí – nejšpinavějšímu fosilnímu palivu, na které jsme se v minulosti spoléhali při vytápění a výrobě elektřiny.

Při spalování zemního plynu se získává tepelná energie. Odpadním produktem je však vedle vody také oxid uhličitý, který při uvolňování do atmosféry přispívá ke změně klimatu. Při spalování vodíku je jediným odpadním produktem vodní pára.

Jaký je rozdíl mezi modrým a zeleným vodíkem?

Modrý vodík se vyrábí z neobnovitelných zdrojů energie jednou ze dvou základních metod. Nejběžnější metodou výroby objemového vodíku je parní reformování metanu, které představuje většinu světové produkce. Tato metoda využívá reformátor, v němž pára reaguje při vysoké teplotě a tlaku s metanem a niklovým katalyzátorem za vzniku vodíku a oxidu uhelnatého.

Autotermický reforming využívá k reakci s metanem za vzniku vodíku kyslík a oxid uhličitý nebo páru. Nevýhodou těchto dvou metod je, že při nich vzniká jako vedlejší produkt uhlík, takže k jeho zachycení a uložení je nezbytné zachycování a ukládání uhlíku (CCS).

Zelený vodík se vyrábí pomocí elektřiny k napájení elektrolyzéru, který štěpí vodík z molekul vody. Tímto procesem vzniká čistý vodík bez škodlivých vedlejších produktů. Další výhodou je, že vzhledem k tomu, že tato metoda využívá elektřinu, nabízí také možnost přesměrovat přebytečnou elektřinu – kterou je obtížné skladovat (jako přebytky větrné energie) – na elektrolýzu a využít ji k výrobě plynného vodíku, který lze skladovat pro budoucí energetické potřeby.

Používá se již vodík jako palivo?

Ano. Existují již automobily, které jezdí na vodíkové palivové články. V Japonsku je 96 veřejných vodíkových čerpacích stanic, které umožňují natankovat stejně jako benzin nebo naftu, a to ve stejném časovém horizontu jako u automobilů s klasickým pohonem. Německo má 80 těchto vodíkových stanic a Spojené státy jsou se 42 stanicemi na třetím místě.

Vodík je také zajímavou možností lehkého paliva pro silniční, leteckou a lodní dopravu. Mezinárodní doručovací společnost DHL již disponuje flotilou 100 „H2 panelových dodávek“, které jsou schopny ujet 500 km bez nutnosti doplňování paliva.

Jaké jsou potenciální brzdy urychlení využívání vodíku jako čisté energie?

Aby se vodík stal životaschopnou alternativou metanu, je třeba jej vyrábět ve velkém měřítku, ekonomicky a upravit stávající infrastrukturu.

Dobrou zprávou je, že vodík lze přepravovat prostřednictvím plynovodů, což minimalizuje narušení a snižuje množství nákladné infrastruktury potřebné k vybudování nové vodíkové přenosové sítě. Nebylo by také třeba měnit kulturu života v našich domácnostech, protože lidé jsou zvyklí používat k vaření a vytápění zemní plyn a objevují se vodíkové ekvivalenty.

Co dělá společnost National Grid pro rozvoj vodíku jako alternativního ekologického paliva?“

Zavázali jsme se, že do roku 2050 dosáhneme čisté nulové spotřeby, což znamená, že se musíme začít připravovat na změnu spotřeby plynu v nadcházejících letech. Jedním ze způsobů, jak toho chceme dosáhnout, je využití vodíku.

Současná národní přepravní soustava (NTS) přepravuje zemní plyn po celém Spojeném království a lidé, podniky a průmysl se na naši síť spoléhají.

NTS je jedinečná a složitá síť, která k přepravě zemního plynu pod vysokým tlakem využívá ocelové trubky. Než bude možné síť přestavět, musíme plně porozumět dopadu, který by na potrubí mohlo mít vystavení vysokotlakému vodíku. Je třeba provést rozsáhlé testování a podrobné zkoušky, abychom zjistili, jaké úpravy budeme případně muset provést pro bezpečnou přepravu vodíku.

Pod hlavičkou HyNTS – Hydrogen in the NTS – jsme již realizovali několik projektů, které zkoumaly fyzikální možnosti NTS při přepravě vodíku. Tyto projekty se zabývaly nejen dopadem, který by vodík mohl mít na naše potrubí, ale také na všechna související zařízení, jako jsou kompresory a ventily, a také způsoby, jakými by vodíková síť mohla v budoucnu muset fungovat jinak.