Vodík by potřeboval zázrak, aby v dopravě předstihl baterie
Nabídka i počet prodaných elektromobilů každým rokem roste a celosvětově již elektrických aut jezdí více než 7 milionů. Dobíjecí stanice přibývají po tisících ročně a elektřina je široce dostupná. U vodíku nic z toho neplatí.
Nabídku vodíkových aut lze spočítat na prstech jedné ruky, počet vodíkových čerpacích stanic v ČR také. Samotný vodík v současnosti pochází buď z fosilních paliv, především ze zemního plynu, nebo je vedlejším produktem průmyslových procesů.
V prvním případě nejen, že jsou s produkcí vodíku spojeny emise skleníkových plynů, ale navíc je získaná energie využita neefektivně. Vyrobený vodík je potřeba stlačit nebo zkapalnit, přepravit, natlakovat do nádrže auta, v palivovém článku přeměnit na elektřinu a teplo a teprve potom elektřinu (většinou ještě přes vyrovnávací baterii) poslat do elektromotoru. Za těchto okolností je energeticky výhodnější zdroj vodíku, zemní plyn, spálit přímo v motoru.
Druhý případ je z ekologického hlediska lepší, odpadní vodík by vznikl tak jako tak, množství takto dostupného vodíku je však omezené. Jiný, než odpadní nebo zelený vodík přitom pro dopravu nedává smysl, protože cílem vodíkového pohonu je snižování emisí skleníkových plynů. Další věc je, že zajistit, aby byl vodík opravdu zelený a bylo ho hodně, není zrovna jednoduché.
„Zelený vodík“ vyrobený pomocí čisté elektřiny je v roce 2021 stále v pilotní fázi. To znamená, že sice existují první projekty na výrobu, ale obnovitelný vodík zatím není standardním produktem a ještě pár let nebude. A kde není vodík, není ani důvod stavět infrastrukturu, „vodíkovody“ a velkokapacitní zásobníky – není je čím naplnit.
Shrnuto, k rozjezdu vodíkové dopravy aktuálně chybí auta, čerpací stanice, dopravní a skladovací infrastruktura ale i samotný zelený vodík. Startovací pozice technologie, ve které řada hráčů (nejviditelnější je Toyota) spatřuje hlavního vyzyvatele vozidel na baterie, tak není právě růžová.
Počet elektromobilů v provozu celosvětově (modré sloupce) v porovnání s vodíkovým pohonem (červené sloupce).
Zdroj: @ProfRayWills, Twitter.com
Proč tankovat vodík, když mám elektřinu v zásuvce
Lze namítnout, že v podobné situaci byly elektromobily před 10 lety, než se začaly více podporovat. Nabídka elektromobilů byla v roce 2010 minimální a vesměs se jednalo spíš o městská miniauta typu Smart nebo Peugeot Ion. Nabídka elektrických aut byla nízká a veřejných dobíjecích stanic bylo jen pár. Nejsou v podobné situaci vodíková auta dnes? A nebudou po 10 letech podpory tam, kde jsou dnes elektromobily?
I v roce 2010 však měly elektromobily dvojí náskok – první v podobě dostupné infrastruktury – elektrické sítě, druhý v podobě dostupné energie pro pohon – elektřiny. Elektrické auto se dá nabít doslova z každé zásuvky. Sice to trvá déle, ale takové nabíjení je možné provést doma nebo v práci. A už v roce 2010 pocházela více než třetina elektřiny v českých zásuvkách z bezemisních zdrojů – především z jádra a vody, v menší míře z větru a fotovoltaiky. Vodíkové auto naproti tomu dnes natankuje jen na pár desítek míst v celé Evropě a vodík na čerpacích stanicích pochází ve většině případů ze zemního plynu.
Vodíkový automobil je poháněn elektromotorem. Na rozdíl od klasického elektromobilu elektřina na pohon auta nepochází z baterií, ale z palivového článku s vodíkovou nádrží. Palivovému článku nejvíc vyhovuje plynulý provoz, proto je mezi elektromotor a palivový článek zařazena malá vyrovnávací baterie, která reaguje na rychlé změny odběru.
Anglické označení vozidel podle typů pohonu
- ICE – internal combustion engine – vozidlo se spalovacím motorem
- EV – electric vehicle – elektromobil
- BEV – battery electric vehicle – elektromobil poháněný baterií
- FCEV, FCV – fuel cell electric vehicle – elektromobily poháněný palivovým článkem
- MHEV – mild hybrid electric vehicle – hybridní automobil s pomocným akumulátorem, nabíjí se z alternátoru, ale není schopen jízdy čistě na elektřinu
- FHV – full hybrid vehicle - hybridní automobil s pomocným akumulátorem, nabíjí se z alternátoru a je schopen jízdy čistě na elektřinu
- PHEV – plug-in hybrid electric vehicle – hybridní automobil s nabíjením akumulátoru ze zásuvky, je schopen jízdy čistě na elektřinu
Porovnání vodíkového pohonu a elektromobilu na baterie
| Výhody | Nevýhody | |
|---|---|---|
| Vodíkový elektromobil | + rychlé tankování + nižší hmotnost + většinou vyšší dojezd* |
− nízká energetická účinnost − minimální možnost rekuperace energie (jen do kapacity vyrovnávací baterie) − palivo dostupné jen na jednotkách míst v ČR − vyšší složitost pohonu − minimum dostupných modelů na trhu − nádrž s extrémně reaktivním vodíkem ve vozidle |
| Elektromobil na baterie | + vysoká energetická účinnost + možnost rekuperace energie při brzdění + nabije se z každé zásuvky + jednoduchost pohonu + nízké servisní náklady + počet modelů na trhu + rychle rostoucí počet veřejných nabíječek (v ČR zatím desítky až stovky ročně) + možnost používat auto jako pojízdnou baterii (vehicle to grid, vehicle to vehicle) |
− pomalé nabíjení − většinou kratší dojezd* − velká, drahá a těžká baterie |
* Nejnovější Tesly mají dojezd přes 600 kilometrů, což je srovnatelné s dostupnými vozidly s palivovým článkem i s řadou aut se spalovacím motorem. Kapacity akumulátorů a s nimi i dojezd elektromobilů se navíc s každým rokem zlepšuje.
Aby toho nebylo málo, vývoj elektromobilů na baterie stále zrychluje a zapojuje se do něj stále více velkých automobilek. To znamená, že na vývoj baterií jdou každým rokem větší a větší prostředky a s nárůstem výroby bude klesat i cena.
Zdroj elektřiny pro pohon elektromobilu i výrobu zeleného vodíku je stejný – obnovitelné zdroje a jaderné elektrárny. Elektromobil však vyrobenou elektřinu využívá mnohem účinněji a to jak při jízdě (odpadá z řetězce palivový článek), tak při brzdění (možnost rekuperace). Vodíkovým automobilům tak z dlouhodobé perspektivy zůstávají jen dvě výhody – nižší hmotnost a rychlejší tankování.
Vodík najde využití hlavně v energetice
Právě výroba elektřiny z obnovitelných zdrojů a potřeba její sezónní akumulace bude zásadnější podnět k rozvoji vodíkové infrastruktury, než (osobní) doprava. Připomeňme, že regulérní využívání zeleného vodíku vyžaduje elektrolyzéry s megawattovými výkony, velké skladovací kapacity s mimořádnými nároky na bezpečnost a těsnost, širokou nabídku vodíkových spotřebičů a dopravní infrastrukturu mezi tím. Nic z toho zatím nemáme. Elektromobilům na baterie přitom stačí elektřina a postupně vylepšovaná přenosová a distribuční síť. Aby se za těchto okolností karta obrátila ve prospěch osobních aut na vodík, musel by se stát zázrak.
V době, kdy bude využívání vodíku pro energetické účely běžné, už budou elektromobily na baterie mnohem rozšířenější, levnější a většina řidičů shledá, že dojezd 400 km a nabití za hodinu na nabíječce nebo přes noc doma je pro ně dostačující. Pro dálkové jezdce budou na trhu elektromobily s dojezdem dvojnásobným a síť nabíjecích stanic bude dostatečně hustá, že nebude hrozit, že řidič zůstane někde „viset“.
Zázraky se občas dějí, avšak vzhledem k výše uvedenému to spíš vypadá, že vodík se v osobních autech neprosadí a i jinde to bude mít složité. Vedle energetiky by své místo mohl najít v nákladní a lodní dopravě, v letectví, nebo ve speciální aplikacích jako jsou například vysokozdvižné vozíky. Provozní náklady však budou vodík u každé dopravy oproti elektřině dále znevýhodňovat – není důvod, aby byl vodík vyrobený z elektřiny levnější, než samotná elektřina.
Aktualizováno 10.3. 2021 - v posledním odstavci doplněna věta o provozních nákladech
