Využívání špičkových výkonů obnovitelných zdrojů pro výrobu vodíku

Zjistěte, jaké výhody přináší energie z vodíku a jak chce EU ze zelené transformace vytěžit maximum. Aby EU byla schopná dosáhnout svého cíle v podobě klimaticky neutrální Evropy a čistší planety v rámci Zelené dohody pro Evropu, bude muset vytvořit plně integrovaný energetický systém a upravit celkové dodávky energie.

Přechod EU k zelenému hospodářství by se měl uskutečnit v kombinaci s přístupem k čisté, cenově dostupné a bezpečné energii pro podniky i spotřebitele. Pro EU to tak znamená velkou výzvu - její výroba a spotřeba energie totiž v roce 2018 představovala 75 % všech emisí skleníkových plynů v EU.

Různé typy vodíku

Je nutné si uvědomit, že existují různé typy vodíku, které odlišuje výrobní proces a výsledné emise skleníkových plynů. Čistý vodík (nebo také obnovitelný vodík či zelený vodík) se vyrábí elektrolýzou vody pomocí elektřiny z obnovitelných zdrojů. Během jeho výroby tak nevznikají žádné skleníkové plyny.

Poslanci trvají na tom, že klasifikace různých typů vodíku je zásadní, a zároveň požadují jednotnou evropskou terminologii, která by jasně rozlišovala mezi obnovitelným vodíkem a nízkouhlíkovým vodíkem. Chtěli také, aby Komise a země EU stimulovaly výrobu a využívání paliv z obnovitelných zdrojů.

Současná situace a potenciál vodíku

V současné době hraje vodík v celkové dodávce energie jen malou roli. Existují totiž určité překážky, jako je nákladová konkurenceschopnost, rozsah výroby, infrastruktura či to, jak je vnímaná jeho bezpečnost, které zatím brzdí využití jeho plného potenciálu. V rámci energetického mixu EU (tj. celkové skladby energetických zdrojů) vodík v současnosti představuje přibližně 2 %, z čehož je ale 95 % vyrobeno z fosilních paliv, což každý rok uvolňuje 70 až 100 milionů tun CO2.

Čtěte také: Co je ohrožení výkonu rozhodnutí?

Podle výzkumu by obnovitelné energie mohly do roku 2050 představovat podstatnou část evropského energetického mixu, přičemž vodík by mohl tvořit až pětinu tohoto podílu - vystačit by tak mohl na 20 až 50 % energetické poptávky v dopravě a 5 až 20 % v průmyslu.

Využívání obnovitelného vodíku by mohlo výrazně snížit dopad na globální oteplování - a to především ve srovnání s fosilními palivy. Aby pomohla omezit emise skleníkových plynů v EU v souladu s plány pro klima a vnitřní trh s energií, pracuje EU na balíčku opatření pro trh s vodíkem a dekarbonizovaným plynem.

Výroba vodíku v Česku

Ekonomická nevýhodnost a hlavně přehnaně přísná legislativa Evropské unie. To jsou hlavní důvody, proč se zatím v Česku nedaří odstartovat výrobu vodíku s využitím elektřiny z obnovitelných zdrojů. Podle zjištění Ekonomického deníku se jedná o známé energetické skupiny, ale také o prakticky neznámá jména.

Mezi ty známé patří Veolia Energie ČR, která předložila Krajskému úřadu Moravskoslezského kraje k posouzení záměr vyrábět zelený vodík v Teplárně Krnov. Podle zveřejněného oznámení má Veolia Energie v plánu pořídit tři jednomegawattové elektrolyzéry. Při provozu po dobu 4800 hodin v roce mohou vyrobit až 270 tun vodíku za rok. Zdrojem energie budou kotle na biomasu v Teplárně Krnov a také odběr elektřiny z rozvodné sítě. Krnovský projekt navazuje na již dříve představený pilotní projekt výroby zeleného vodíku v teplárně ve Frýdku-Místku. Také zde se počítá s využitím energie ze spalování biomasy. Shodný je také odhadovaný objem výroby vodíku, tedy 270 tun za rok. Využití by mohl najít v autobusové dopravě nebo metalurgii.

Také další projekty, které se v nedávné době objevily, spoléhají na dotační peníze. Zpravidla se jedná o dotaci z programu GreenGas v rámci Modernizačního fondu. Tu vůbec nejvyšší - v objemu 972,5 milionu korun - získala podle informací na webu Státního fondu životního prostředí (SFŽP) firma Hydrogen Production. Společnost Solar Property Quatro vlastní pět velkých fotovoltaik v průmyslové zóně u Chomutova o celkovém výkonu 5,7 megawattu. Vyrostly na vrcholu solárního boomu v roce 2010.

Čtěte také: Profesionální čištění motoru: Vyplatí se to?

Zmíněná firma v minulých dnech vyhlásila předběžné tržní konzultace, aby zjistila zájem a možnosti potenciálních dodavatelů technologie. Podle oznámení ve Věstníku veřejných zakázek chce firma část elektrolyzérů provozovat minimálně 4000 hodin za rok pro místní potřebu.

Ze známějších společností získala dotaci z programu GreenGas skupina Solar Global. Stát podpoří částkou 142,4 milionu korun výrobu zeleného vodíku v Třemošnici na Chrudimsku, stejná částka je určena na podobný záměr v průmyslové zóně Ovčáry u Kolína.

Problémy a výzvy

Co se týká výroby a využití zeleného vodíku, střídají se „Cimrmanovské“ fáze očekávání a fáze zklamání. Silný odpor vyvolává záměr Evropské komise podporovat už jen „obnovitelný vodík nebiologického původu“ (zkratka RFNBO). Zároveň Komise prosadila přísné podmínky pro emise z výroby a přepravy vodíku. Evropská unie tím sama podkopala vlastní ambiciózní cíle představené v roce 2020.

Podle nich měly být do roku 2030 v Evropě instalovány elektrolyzéry o celkovém výkonu asi 40 GW, vedle toho měly země EU dovážet zelený vodík ve velkém z nečlenských zemí. Nová regulace značně prodražuje výrobu vodíku s využitím elektrolyzérů. Většina projektů na výrobu a využití zeleného vodíku mezitím skončila takříkajíc v šuplíku.

Například Dopravní podnik města Ústí nad Labem vzdal projekt na pořízení autobusů s pohonem na vodík. Stalo se tak kvůli ekonomické nevýhodnosti i extrémně přísným požadavkům Evropské unie.

Čtěte také: Výkon strojů a ekologie

Podpora výroby vodíku v ČR

Česko se může pustit do výroby nízkouhlíkového vodíku. Ministr životního prostředí Petr Hladík (KDU-ČSL) oznámil uvolnění nových investic z Modernizačního fondu, které podpoří výrobu a využití vodíku vyrobeného z obnovitelných zdrojů. Na budování nových elektrolyzérů jsou k dispozici tři miliardy korun. Příjem žádostí startuje 20. ledna.

„Vodík, vyráběný pomocí energie z obnovitelných zdrojů, považujeme za bezemisní palivo budoucnosti. Je i jedním z dalších řešení, které pomůže vedle baterií řešit přebytky elektřiny z větrných a solárních elektráren. Jeho výroba nám pomůže posílit nezávislost na fosilních palivech,“ říká ministr životního prostředí Petr Hladík a doplňuje: „Jsme si vědomi, že technologie na výrobu zeleného vodíku jsou jako u každé novinky nákladnou záležitostí. Tyto investice jsou proto jasným signálem, že stát má skutečný zájem o jejich rozvoj."

Vláda již loni schválila Vodíkovou strategii, jejímž cílem je nejen chránit životní prostředí, ale také vytvářet příležitosti pro český průmysl a podnikatele. Česká republika se v ní zavázala vyrábět do roku 2030 přibližně 20 000 tun obnovitelného vodíku ročně. K tomu bude nezbytné vybudovat nové elektrolyzéry s celkovým výkonem 400 MWe.

Právě na investice do elektrolyzérů se zaměřuje aktuálně otevřená dotační výzva programu GREENGAS financovaná z Modernizačního fondu. Jsou v ní připraveny tři miliardy korun, z nichž je jedna miliarda prioritně určena na projekty umístěné v Ústeckém, Karlovarském a Moravskoslezském kraji - tedy v regionech, které jsou zasaženy útlumem těžby uhlí.

Ve výzvě GREENGAS č. 1/2024 je možné získat prostředky na instalace nových elektrolyzérů pro výrobu obnovitelného vodíku a na akumulaci elektrické energie z obnovitelných zdrojů do vodíku.

Podpora těchto aktivit se liší procentuální výší dotace: „Maximální výše dotace je odstupňována podle velikosti podniku. Výroba zeleného vodíku bez možnosti dodávat elektrickou energii do elektrizační soustavy je stanovena až na 65 procent celkových způsobilých výdajů. Pokud půjdou dodávky elektrické energie z přímo připojeného zařízení na výrobu energie z obnovitelných zdrojů do sítě, může dosáhnout podpora maximálně 50 procent,“ popisuje ředitel Státního fondu životního prostředí ČR Petr Valdman.

Do okruhu oprávněných žadatelů spadají právnické osoby, fyzické osoby podnikající, obce a kraje a jejich příspěvkové organizace, energetická společenství, církve, náboženské společnosti, jejich svazy a jimi evidované právnické osoby. Žádosti mohou podávat v období od 20. ledna do 30. června 2025.

Průmyslovou výrobu zeleného vodíku spustila v říjnu 2023 na Zlínsku společnost SG Hydrogen Napajedla, a to s podporou Modernizačního fondu ve výši 16 milionů korun. Další projekt podpořený 14 miliony korun na výrobu a využití zeleného vodíku v dopravě připravuje také Pražská plynárenská ve svém areálu v Praze-Michli. „Tyto projekty nám jednoznačně ukazují rostoucí zájem a investice do zeleného vodíku v České republice, které má smysl podpořit,“ uzavírá ministr Hladík.

Zelený vodík je bezemisní nosič energie vyráběný elektrolýzou vody za použití obnovitelné energie, který může sloužit v mnoha oblastech. V dopravě se používá v palivových článcích pro pohon automobilů, autobusů nebo vlaků. Vodíková vozidla produkují pouze vodní páru jako odpadní produkt. V průmyslu slouží jako palivo pro vysokoteplotní procesy. Vodík může být také skladován a později využit k výrobě elektřiny nebo tepla v období nedostatku obnovitelných zdrojů energie.

Vedle toho má zelený vodík i roli nosiče energie, který umožňuje akumulaci přebytků obnovitelné elektřiny a její pozdější využití.

Výroba vodíku a ukládání energie

Výroba vodíku je technicky a ekonomicky vhodná metoda ukládání přebytků energie z obnovitelných zdrojů energie, přestože tato technologie ještě není dostatečně vyspělá v porovnání s ostatními možnostmi využití obnovitelné energie. V této práci jsou spojeny dvě větrné turbíny o výkonu 330 kW spojené s elektrolyzérem NELP.40 firmy Norsk Hydro toto spojení by mělo zajistit lepší využití energie vyrobené větrem. Práce zkoumá dvě možnosti a to využití vodíku pro produkci el. energie pomocí palivových článků a využití vodíku jako alternativního paliva pro auta.

Tato práce představuje všeobecný úvod do problematiky systému větrné elektrárny spojené s výrobou vodíku. Budoucí studie by měly být více komplexní a detailní, především je potřeba získat dlouhodobá a přesná data, na základě kterých se dá s větší přesností určit možnosti reálného využití tohoto systému a ukázat možnosti využití větrné energie v kontinuálně se měnících energetických požadavcích lidstva.

Vysoké výrobní ceny a regulace

Proč jsou v současnosti výrobní ceny obnovitelného vodíku tak vysoké a co brání většímu rozšíření jeho výroby v Evropě? Hlavním důvodem je podle analýzy České vodíkové technologické platformy (HYTEP) zbytečně přísná evropská regulace. Ta byla postavena na nerealistických očekáváních ohledně rychlosti rozvoje a nasazení technologie elektrolýzy.

Nový Policy Paper HYTEP detailně popisuje současný stav výroby obnovitelného vodíku v Evropě a České republice, nastiňuje problémy, kterým sektor čelí a přichází s řadou legislativních návrhů, které mohou pomoci striktní evropskou regulaci zmírnit a nastartovat výrobu obnovitelného vodíku v EU.

V současnosti se většina vodíku na světě vyrábí ze zemního plynu, a to metodou parního reformingu. V České republice se pak vodík vyrábí především z ropných zbytků, vzniklých při zpracování konvenčních paliv. Aby však byl přínos vodíku relevantní i z klimatického hlediska, musí být vyráběn s co nejmenšími emisemi skleníkových plynů. Evropská unie proto v roce 2023 definovala pravidla jeho výroby.

Ta stanovují, že na 1 kilogram vyrobeného vodíku může být do ovzduší vypuštěno maximálně 3,38 kilogramů CO2 (to je přibližně 3x menší množství CO2, než které vzniká při výrobě pomocí parního reformingu).Takto vyrobený vodík je definován buď jako obnovitelný, nebo jako nízkouhlíkový.

Obnovitelný vodík je vyráběn elektrolýzou vody pomocí elektřiny z obnovitelných zdrojů energie. Nízkouhlíkový vodík je vyráběn z fosilních paliv. Jeho emise CO2 jsou však nižší než při výrobě konvenční metodou - jsou například zachytávány a uskladňovány pod hladinou moře v geologických formacích.

„Konkrétní pravidla pro obnovitelný vodík byla dojednána v roce 2023, ta pro nízkouhlíkový vodík budou definována letos, tedy v roce 2025. Faktem však je, že před dvěma lety byla schválená pravidla pro výrobu obnovitelného vodíku nastavena příliš striktně a očekávala masové nasazení vodíkových technologií již v současnosti. To se ovšem neděje, a lze to očekávat až v příští dekádě,“ upozorňuje Veronika Vohlídková, členka představenstva a výkonná ředitelka České vodíkové technologické platformy (HYTEP).

Omezující pravidla a vysoké ceny elektrolyzérů

První kroky vedoucí k podpoře vodíku lze na unijní úrovni vysledovat již od roku 2020 - tehdy byla představena Vodíková strategie EU. Podle ní měly do roku 2030 v Evropě vzniknout elektrolyzéry o celkovém výkonu asi 40 GW, a elektrolyzéry o výkonu dalších 40 GW (určené pro výrobu vodíku na import) měly rovněž vzniknout mimo Evropu. Podle strategie mělo být vyráběno ročně zhruba 10 milionů tun obnovitelného vodíku. Ceny vodíku, se kterými strategie počítala, se pohybovaly v rozmezí od 2,5 do 5,5 € za kilogram. V tehdejším porovnání se šedým vodíkem, který stál 1,5 € za kilogram, byla cena za ekologičtěji vyráběný vodík až 4x vyšší.

Evropská komise předpokládala ve Vodíkové strategii EU cenu elektrolyzéru z hlediska investiční náročnosti okolo 600 € za kW instalovaného výkonu. Jak se ale ukazuje v posledních měsících, tato cena za instalovaný výkon byla signifikantně podceněna, a to nejen Vodíkovou strategií EU.

„Na nerealisticky nízkých cenách, uváděných mezinárodně vyhlášenými institucemi jako IEA, IRENA či BloombergNEF, se negativně podílel nedostatek dat a nepochopení toho, z čeho se elektrolyzér technologicky skládá. Jen menší část ceny elektrolyzéru tvoří jeho „srdce“, takzvaný svazek, kde se štěpí molekuly vody na vodík a kyslík. Většinu investiční ceny elektrolyzéru vytváří jeho okolní technologické zařízení jako předúprava vody, řídicí systém, výkonová a řídicí elektronika či instalační práce nebo systém skladování vyrobeného vodíku,“ vysvětluje Jan Sochor, senior analytik České vodíkové technologické platformy (HYTEP).

Výsledkem tohoto nepochopení bylo razantní navyšování předpokládaných cen elektrolyzérů od roku 2019 k dnešnímu datu. Jen samotná IEA udávala v roce 2019 cenu elektrolyzéru na úrovni 900 € za kW instalovaného výkonu, zatímco v roce 2024 to bylo již 2 160 € za kW. To ostatně potvrdila sama instituce BloombergNEF v roce 2024. Tehdy vydala zprávu, že cena elektrolyzérů v jejich reportech mezi lety 2022 a 2024 vzrostla o 57 %. Toto zvýšení cen bylo způsobeno vlivy, které se nedají omluvit jen inflací.

Reálná cena elektrolyzérů, včetně souvisejících systémů, se ale pohybuje ještě výše. „Nejen podle dat České vodíkové technologické platformy (HYTEP), ale i dle nezávislých studií, například od nizozemské instituce TNO či společnosti Ramboll, přesahuje 3 000 € za kW instalovaného výkonu. Přesná cena je samozřejmě ovlivněna předpoklady pro danou instalaci, mezi které se řadí například typ technologie, velikost skladování, komprese a další vlivy,“ podotýká analytik Sochor.

Vodíková strategie EU a regulace, která jí následovala v roce 2023, ale byla postavena na předpokladech z předchozích let, které výrazně podceňovaly cenu elektrolyzérů a výrazně nadhodnocovaly jejich komerční připravenost. Výsledná cena vodíku je složena z řady proměnných. Kromě investiční náročnosti elektrolyzéru se jedná i o cenu elektřiny, ze které je vodík vyráběn, údržbu zařízení, daně a další aspekty.

Z toho pramenil i mylný předpoklad, že elektrolyzéry budou nadměrně spotřebovávat novou zelenou elektřinu, která bude následně chybět na elektrifikaci v sektorech průmyslu, dopravy a vytápění,“ vysvětluje analytik Sochor.Z toho důvodu Evropská komise navrhla pro výrobu obnovitelného vodíku ještě tři speciální pravidla. Ta měla docílit co nejnižších emisí skleníkových plynů při výrobě vodíku elektrolýzou.

Pravidla EU pro výrobu obnovitelného vodíku

Aby mohl být vodík certifikován jako obnovitelný, musí být vyráběn z tzv. plně obnovitelné elektřiny. To znamená, že elektrické zdroje a elektrolyzér musí splnit tato tři pravidla:

• Adicionalitu - obnovitelný zdroj energie (OZE) nesmí být spuštěn dříve než 36 měsíců před spuštěním elektrolyzéru. Evropská komise umožnila výjimku z tohoto pravidla pro elektrolyzéry spuštěné do roku 2028 u napojení na síť.
• Časovou korelaci - elektrolyzér musí do roku 2030 párovat vyrobenou elektřinu a spotřebovanou elektřinu v rámci daného měsíce, a od roku 2030 v rámci dané hodiny. V praxi tak bude od roku 2030 elektrolyzér vyrábět obnovitelný vodík pouze když v dané hodině svítí slunce nebo fouká vítr.
• Geografickou korelaci - elektrolyzér a obnovitelné zdroje energie se musí nacházet ve stejné nabídkové zóně. V České republice máme jednu. Podmínka výrazně omezuje možnost využít pro výrobu obnovitelného vodíku OZE ze sousedních nabídkových zón (pro ČR například z Rakouska, Polska, Německa nebo Slovenska).

Pravidla chtějí docílit toho, aby elektrolyzér využíval jen elektřinu z nově vybudovaných obnovitelných zdrojů energie. A zároveň i toho, aby byl obnovitelný vodík vyráběn pouze v momentech, kdy tyto zdroje produkují elektřinu. Výrobce obnovitelného vodíku musí rovněž průměrovat emise z veškeré spotřebované elektřiny v rámci stejného měsíce a veškerý vyráběný vodík nesmí překročit limit 3,38 kg CO2 na 1 kg vodíku.

Pokud tento limit výrobce překročí, nemůže žádný vodík vyrobený v daném měsíci vykázat jako obnovitelný. Elektrizační soustavy s vyšší emisní stopou, jako je ta v ČR, mají proto při výrobě obnovitelného vodíku komparativní nevýhodu oproti státům s příznivějšími klimatickými podmínkami.

Jedná se o pravidla, která se v žádném jiném sektoru nevyskytují. A jsou problematická zejména tam, kde nejsou vhodné podmínky pro výrobu z obnovitelných zdrojů energie. Naopak lépe fungují v regionech, kde je buď velké množství offshorových elektráren či vodních zdrojů, či tam, kde je dostatečná kombinace větrných a solárních elektráren s dobrými klimatickými podmínkami.

„Česká republika bohužel spadá mezi země, pro které jsou současná pravidla Evropské komise pro výrobu obnovitelného vodíku problematická. Solární energetika u nás sice roste solidním tempem, ale větrné elektrárny jsou i nadále marginálním zdrojem. Větrné elektrárny totiž kromě relativně nízké výnosnosti, v porovnání například s offshorovými v Severním moři, trpí i odporem veřejnosti, což má za následek jejich nízké rozšíření. Není výjimkou, že výstavba jediného větrného zdroje u nás zabere i déle než 10 let, což se negativně propisuje do výsledné ceny vyráběné elektřiny,“ popisuje analytik Sochor.

Utilizace elektrolyzérů a cena vodíku

Proč je dostatečná kapacita OZE nebo stabilnější zdroj zelené elektřiny (offshorové elektrárny nebo vodní zdroje) pro výrobu obnovitelného vodíku klíčový? Zvyšuje utilizaci, tedy využití elektrolyzéru v rámci celého roku. Pouze elektřina z fotovoltaických elektráren pro výrobu obnovitelného vodíku v určitých částech roku nestačí, a musí být doplněna i o elektřinu z jiných typů OZE. V České republice je však složité zajistit kontrakt na nákup elektřiny z větrného zdroje - v mnoha státech EU to takový problém není.

Reálná cena výroby obnovitelného vodíku bez dotace se proto v ČR pohybuje okolo 15 € za kilogram, zatímco například ve Španělsku je tato cena i poloviční. Přitom každých 500 hodin plného využívání elektrolyzéru navíc snižuje výslednou cenu vyrobeného obnovitelného vodíku až o 0,8 € za kilogram! Čím dražší je tedy investiční cena elektrolyzéru, tím více je jeho utilizace klíčová pro nižší výslednou výrobní cenu vodíku.

Současná pravidla Evropské komise pro výrobu obnovitelného vodíku, zejména časová korelace, utilizaci elektrolyzérů výrazně snižují. Výrobce obnovitelného vodíku je nucen vyrábět vodík buď pomocí elektřiny z přímo připojeného obnovitelného zdroje energie, nebo z OZE, se kterým uzavřel PPA kontrakt (Power Purchase Agreement; dlouhodobou smlouvu zajišťující dodávky za elektřiny za předem stanovených podmínek).

Výrobce obnovitelného vodíku má tak fakticky zkomplikovanou možnost využívat výkyvů cen elektřiny na denním trhu k nákupu co nejlevnější elektrické energie, která je levná v momentech vysoké produkce z OZE.Evropská komise tedy postavila pravidla pro výrobu obnovitelného vodíku na nereálných předpokladech nízké investiční náročnosti výstavby elektrolyzérů a na předpokladu strmého propadu jejich ceny v budoucnosti.

Další nepřesnou představou bylo, že vodík půjde levně skladovat všude nebo že soustava vodíkových plynovodů, v nichž lze vyráběný vodík de facto uskladnit, bude k dispozici ještě před koncem tohoto desetiletí. Úředníci rovněž podcenili nízkou flexibilitu spotřeby vodíku, například u výroby čpavku či metanolu.

Podle České vodíkové technologické platformy (HYTEP) by však cílem evropských pravidel pro výrobu obnovitelného vodíku mělo být usnadnění dekarbonizace současných i budoucích využití vodíku, nikoliv její zkomplikování.

tags: #vykryvani #spickovych #vykonu #obnovitelnych #zdroju #vyrobou

Oblíbené příspěvky:

• Dotace na odpad v ČR
• Tipy pro třídění odpadu v autě
• Pravidla pro učitele na škole v přírodě
• Adresa a otevírací doba SME Kolín
• Koncentrace CO2 a kvalita ovzduší