Vodíková aukce na 0,4 GW?

Druhá vodíková aukce Evropské unie skončila víceméně fiaskem. Vodíková aukce má fungovat coby platforma pro podporu projektů na výrobu vodíku z obnovitelných zdrojů. Vodík jako alternativa fosilního zemního plynu zaujímá důležité místo v plánech EU na dekarbonizaci průmyslu a energetiky. Aktuální vodíková aukce byla obeslána 61 nabídkami z 11 zemí. Připomeňme, že té první, uskutečněné na přelomu let 2023–2024, se zúčastnilo 132 projektů ze 17 evropských států. Evropská komise tehdy vybrala sedm z nich o celkovém příkonu elektrolyzérů 1,5 GW s očekávanou produkcí vodíku na úrovni 1,58 milionu tun během 10 let.

Základním parametrem při rozhodování je výše fixního bonusu požadovaného na každý vyprodukovaný kilogram vodíku, zohledňuje se i rychlost realizace. Vodíková aukce má za cíl podpořit nejefektivnější řešení pro výrobu vodíku, která je energeticky náročná a zatím postrádá potřebnou infrastrukturu. Letošní vodíková aukce vyústila ve výběr 15 projektů o celkovém příkonu 2,3 GW s požadovaným příspěvkem v rozmezí 0,2 až 1,9 EUR/kg, přičemž v aukci před bezmála dvěma lety uspěly pouze návrhy s žádostí nižší než 0,48 EUR/kg.

Sedm z patnácti vítězných projektů, které vodíková aukce podpořila, bylo nyní jejich navrhovateli staženo, čímž celkový předpokládaný příkon elektrolyzérů nabízených v aukci klesl na 0,4 GW. Evropská komise proto oslovila předkladatele dalších deseti projektů, jejichž příkon činí 774 MW. Letošní vodíková aukce tak vynese maximální souhrnný příkon plánovaných elektrolyzérů asi 1,174 GW. Stažené projekty přitom požadovaly bonus od 0,2 do 0,6 EUR/kg, u nově oslovených je to 0,64 až 1,22 EUR/kg…

Jak vodíková aukce probíhá

Vodíková aukce má ustálený mechanismus, kdy po vyhlášení výzvy firmy podávají nabídky s požadovanou výší fixního bonusu. Evropská komise jednotlivé nabídky posuzuje a vybírá projekty, které nabídnou nejnižší požadovanou podporu a zároveň splní technické a časové podmínky. Tento systém by měl teoreticky zajistit, že podpora bude směřovat k nejefektivnějším a nejperspektivnějším projektům.

Letos se ale stalo, že největší původně vybraný projekt o příkonu 560 MW byl později stažen. Nemůže dostát stanoveným podmínkám, konkrétně uvedení do provozu do roku 2030. Jedná se o projet Zeevonk na produkci zeleného vodíku v Nizozemsku, který měl být realizován prostřednictvím elektrolyzéru napojeného na 2GW offshore větrný park IJmuiden Ver Beta.

Pro přepravu vodíku počítal s využitím klíčové infrastruktury – Delta Rhine Corridor, který měl být dokončen do roku 2028. Došlo však k prodlevě ve výstavbě a podle aktualizovaných informací bude k dispozici až v roce 2032. Kvůli nesplnění časových požadavků Evropské vodíkové banky tak musel být Zeevonk z aukce stažen. Časové hledisko a nedostatečná infrastruktura hrály roli i při odvolání dalších návrhů. Konečný seznam úspěšných projektů by Evropská komise měla zveřejnit do konce roku.

Výroba a skladování vodíku

Výroba vodíku elektrolýzou je proces, kdy se pomocí elektrické energie rozkládá voda (H₂O) na vodík (H₂) a kyslík (O₂). O takzvaný zelený vodík se jedná, když využívá elektřinu získanou z obnovitelných zdrojů. Přestože je tento proces technicky možný, jeho ekonomická životaschopnost je často zpochybňována. Náklady na výstavbu a provoz elektrolyzérů jsou vysoké a návratnost investic nejistá.

Při zohlednění účinnosti výroby elektrické energie (např. z konvenčních zdrojů), může celková účinnost výroby vodíku elektrolýzou klesnout na 25–35 %. To je důvod, proč se zelený vodík vyrábí z obnovitelných zdrojů, kde není potřeba ztráty z fosilních paliv započítávat.

Schéma elektrolýzy vody pro získání vodíku díky elektřině z obnovitelných zdrojů

Existují různé typy elektrolyzérů, které se liší svou účinností a náklady. Alkalické elektrolyzéry jsou levné a osvědčené, ale mají nižší účinnost a větší rozměry. PEM (Proton Exchange Membrane) elektrolyzéry jsou vysoce účinné a kompaktní, ale dražší kvůli použití drahých materiálů, jako je platina. SOEC (Solid Oxide) elektrolyzéry pracují při vysokých teplotách a mají vysokou účinnost, ale jsou technologicky náročné a zatím ve vývoji.

Klíčovým aspektem pro využití vodíku jako energetického nosiče je skladování. Existuje několik metod, jak vodík skladovat, přičemž každá má své výhody a nevýhody. Uvádíme dvě základní možnosti skladování vodíku.

Skladování vodíku v plynné fázi

Pro stacionární aplikace se obvykle používají ocelové bezešvé lahve z nízkouhlíkaté nebo legované oceli, případně kompozitní tlakové nádoby. Vnitřní povrch kompozitních lahví tvoří obvykle tenká vrstva kovu nebo speciálního polymeru, která zabraňuje úniku plynu přes strukturu kompozitu. Pokud chceme skladovat vodík ve vysokotlakých nádržích, musíme jej nejprve stlačit na požadovaný tlak. Typickým provozním tlakem je 350 bar, v nejnovějších aplikacích potom 450 až 700 bar. Pro stlačování vodíku slouží zejména pístové kompresory, energie potřebná ke stlačení vodíku na 350 bar dosahuje přibližně 30 % energie v palivu.

Skladování vodíku v kapalné fázi

Fosilní paliva lze skladovat v kapalném stavu za běžných teplot a při relativně nízkých tlacích. Oproti tomu kapalný vodík se skladuje při teplotě -252 °C, což znamená zvýšené požadavky na použité materiály a také dostatečný přísun energie na zkapalnění. Zkapalňování vodíku je technologicky i energeticky náročný proces, energie potřebná ke zkapalnění dosahuje přibližně 40 % energie v palivu.

Pro uskladnění kapalného vodíku se používají vícevrstvé nádoby s velmi dobrými izolačními vlastnostmi s maximálním přetlakem 5 barů. Musí být také vybaveny přetlakovým mechanismem pro regulaci maximálně přípustného tlaku. Při skladování vodíku v kryogenních nádobách dochází vlivem přestupu tepla z okolí k postupnému odpařování, a tedy zvyšování tlaku uvnitř nádoby.

Aby nedošlo k destrukci nádrže, musí být tlak uvnitř nádoby regulován odpouštěním odpařeného vodíku. U běžně používaných nádrží dosahují ztráty až 3 % hmotnosti za den. V některých zařízeních se proto unikající vodík jímá a stlačuje do přídavných tlakových lahví.