Klíčem k zelené vodíkové ekonomice je málo známý stroj s názvem jako ze sci-fi filmu z 50. let – elektrolyzér. Po sto letech zapomnění přišla jeho chvíle, píše agentura Bloomberg.
Solární energie závisí na solárním článku. Větrná energie závisí na větrné turbíně. A pro větší a efektivnější rozvoj vodíkových technologií je tu elektrolyzér. Zařízení využívá elektřinu k rozdělení vody na vodík a kyslík. Pokud tato elektřina pochází z větrných turbín, solárních panelů nebo jaderného reaktoru, celý proces nevypouští žádné skleníkové plyny. Továrny, elektrárny, dokonce i proudová letadla pak mohou tento vodík spalovat, aniž by se ohřívala Země.
Elektrolyzér je základním kamenem zeleného vodíku
Existují i jiné způsoby výroby vodíkového paliva – ze zemního plynu, nebo dokonce z uhlí. Ale metody, jak to provést bez emisí uhlíku, bez emisí, které je třeba zachytit a uložit, se opírají o elektrolyzér.
„Myslím, že lidé nechápou, co to elektrolyzér je,“ řekl Andy Marsh, výkonný ředitel společnosti Plug Power, která tato zařízení vyrábí. „Je to základní kámen zeleného vodíku.“
Na rozdíl od větrných turbín a solárních článků není elektrolyzéry snadné okamžitě pochopit. Větší z nich mohou vypadat jako změť trubek a potrubí, zatímco menší, modulárnější verze jsou sbírkou elektroniky a strojů nacpaných do krabic o velikosti přepravního kontejneru, nebo dokonce ledničky.
Historie vodíku se začala psát už před 200 lety
Vědci objevili proces, který elektrolyzér využívá, tj. elektrolýzu, před více než dvěma stoletími a komerční elektrolyzéry se dostaly na trh ve 20. letech 20. století. Byly hlavním způsobem výroby vodíku až do 60. let 20. století, kdy je nahradil proces využívající páru k získávání vodíku ze zemního plynu. Téměř veškerý vodík, který se dnes používá na celém světě – v ropných rafineriích, závodech na výrobu hnojiv a chemických zařízeních –, pochází ze zemního plynu. Poptávka po elektrolyzérech vyschla.
To se nyní změnilo – a to jen v posledních několika letech. Měřeno množstvím energie, kterou tato zařízení spotřebují, se celosvětový prodej elektrolyzérů zdvojnásobil z 200 megawattů v roce 2020 na 458 v roce 2021, uvádí výzkumná skupina BloombergNEF, která se zabývá čistou energií. V letošním roce by se měl ztrojnásobit a dosáhnout 1 839 až 2 464 megawattů, předpovídá BNEF. Možná nás čeká podobný boom, jaký solární energie zažila před deseti lety.
Bude těžké uspokojit poptávku
„Bude obtížné uspokojit veškerou poptávku,“ řekla Amy Adamsová, viceprezidentka pro palivové články a vodíkové technologie ve společnosti Cummins, veteránovi mezi výrobci motorů, který se do tohoto oboru vrhl.
Ještě prudší růst nás pravděpodobně čeká. V Austrálii, Číně, Indii a Španělsku byly ohlášeny „gigatovárny“ na výrobu elektrolyzérů, z nichž každá je schopna během jednoho roku vyrobit tolik elektrolyzérů, že spotřebují nejméně 1 000 megawattů energie.
„Když někdo řekne, že postaví gigatovárnu, mluví o tom, že za rok bude mít větší kapacitu, než je dnes na světě instalováno,“ řekl Patrick Molloy, manažer v programu Climate Aligned Industries v americkém think-tanku RMI pro energetiku a klima.
Existují tři základní varianty
Elektrolyzéry se vyrábějí ve třech základních variantách – alkalické, s membránou s protonovou výměnou (PEM) a s pevným oxidem – s různými výhodami a nevýhodami. Všechny zahrnují reakci vody s opačně nabitými elektrodami a elektrolytem, někdy kapalným, jindy pevným. Konkurenti se snaží zdokonalit každou technologii. Snižují používání drahých katalyzátorů, jako je iridium, a vymýšlejí lepší způsoby výroby produktu, který se dosud sestavoval převážně ručně.
To vše je poháněno potřebou čistého paliva bez uhlíku. Solární a větrná energie je nyní ve většině světa levnější než nová výroba z fosilních paliv, ale skladování této elektřiny ve velkém je stále obtížné a drahé. A některé věci, jako jsou ocelárny a trysková letadla, nelze snadno provozovat na elektřinu. Molekula, kterou lze vyrábět, skladovat, přepravovat a používat, aniž by se do atmosféry vypouštěl uhlík, který zadržuje teplo, by fungovala mnohem lépe. Vlády a společnosti po celém světě sázejí na to, že takovou molekulou bude vodík.
Čína opět na špici?
Pro mnoho zastánců vodíku je elektrolyzér chybějícím prvkem k naplnění příslibu obnovitelné energie. Dokáže převzít přebytečnou elektřinu proudící ze solárních elektráren v poledne a přeměnit ji na palivo, které lze kdykoli použít.
„To je jedna z věcí týkajících se elektřiny – my jako spotřebitelé ji chceme, když ji potřebujeme, a obnovitelné zdroje tak vždy nefungují,“ řekl Ian Russell, ředitel vývojového inženýrství společnosti Bloom Energy.
Každý typ elektrolyzéru má své přednosti. Alkalické elektrolyzéry bývají nejlevnější a staly se technologií, kterou si vybrali čínští výrobci. Ti se snaží cenově podbízet svým globálním konkurentům – stejně jako se to stalo před deseti lety v případě solárních článků. Technologie PEM používá více vzácných kovů a stojí více, ale může se spustit rychleji než alkalická, což stojí za zvážení, pokud je zdroj energie tak proměnlivý jako slunce a vítr.
Zákazníci by nakonec mohli zahrnovat mnoho odvětví. Továrny na výrobu polovodičů a LED diody používají vodík a mohly by využívat výhod výroby na místě. Majitelé solárních elektráren a větrných elektráren mohou chtít přidat elektrolyzéry, stejně jako dnes přidávají do svých projektů baterie.
„Jsme teprve na začátku toho, kam toto odvětví směřuje,“ dodal Ole Hoefelmann, generální ředitel divize elektrolyzérů společnosti Plug Power.
Autor: redakce
FocusOn je zpravodajský web zaměřený na nové trendy v ekonomice s důrazem na využívání moderních technologií.
