Keď si väčšina ľudí predstaví emisie skleníkových plynov, myslí na autá a elektrinu. Je to preto, že každý deň otáčajú kľúčikmi, stláčajú tlačidlá a prepínajú vypínače. Dobrou správou je, že už máme spôsoby, ako dekarbonizovať tieto typy emisií (solárna, veterná a jadrová energia a lítium-iónové batérie). Zlou správou je, že tvoria len asi tretinu celkových emisií.
Zvyšné dve tretiny takmer 35 miliárd ton sú pre väčšinu ľudí oveľa ťažšie viditeľné. Všetci napríklad používame výrobky z cementu, plastu a ocele, ale väčšina z nás ich nevyrába ani nenakladá na nákladné lode. Aby sme eliminovali emisie týchto výrobkov, potrebujeme nové technológie. Začať s čistým vodíkom, má toľko možností využitia, že ho niektorí ľudia označujú za švajčiarsky armádny nôž dekarbonizácie.
Čo dokáže vodík
Svet už teraz využíva 70 miliónov ton vodíka ročne ako chemickú látku v niektorých výrobných procesoch, napríklad pri výrobe hnojív. V súčasnosti sa takmer všetok vodík vyrába z fosílnych palív. Ak z neho urobíme čistý vodík, odstránime 1,6 % globálnych emisií, ktoré v súčasnosti spôsobuje.
Ale to je len začiatok. Vodík je čistá, reaktívna chemická energia. Ak sa nám podarí znížiť náklady a vyrobiť ho dostatočné množstvo, môžeme začať používať čistý vodík ako náhradu fosílnych palív v rôznych iných priemyselných procesoch vrátane dôležitých procesov, ako je výroba plastov a ocele, kvapalných palív a dokonca aj potravín. (Nie nadarmo sa mu hovorí švajčiarsky armádny nôž.)
Okrem toho čistý vodík otvára dvere rôznym možnostiam mimo priemyslu. Napríklad, keďže čoraz viac elektrickej energie pochádza z premenlivých zdrojov, svet sa bude musieť zlepšiť vo vyrovnávaní ponuky a dopytu po energii, aby sme sa nedostali do tmy, keď nesvieti slnko alebo nefúka vietor. Elektrická energia sa môže premeniť na vodík prostredníctvom procesu nazývaného elektrolýza, potom sa niekoľko mesiacov uskladňuje a nakoniec sa v prípade potreby opäť premení na elektrickú energiu.
Ďalšie potenciálne využitie vodíka je v ťažkej nákladnej doprave. Elektrické vozidlá na batérie sa výborne hodia na prepravu osôb a nákladnú dopravu na kratšie vzdialenosti, ale letectvo, lodná doprava a diaľková nákladná doprava zostávajú výzvou. A spolu predstavujú 8 % celosvetových emisií. Čistý vodík má potenciál poskytnúť čisté riešenie pre prepravu nákladu po celom svete.
Teoreticky čistý vodík dokáže splniť veľa vecí, ktoré naliehavo potrebujeme. Vlády mnohých európskych krajín, Austrálie, Japonska a Spojených štátov majú ambiciózne plány na jeho využitie na dekarbonizáciu svojich ekonomík. Ako však dosiahnuť, aby bol čistý vodík použitý praxi?
Ako vyrobiť čistý vodík
Inovátori pracujú na niekoľkých rôznych technológiách, z ktorých niektoré sú vyspelejšie ako iné.
Jednou z možností je využitie slnečnej, veternej alebo jadrovej energie na premenu vody na vodík a kyslík. Tento proces, známy ako elektrolýza, bol vynájdený v roku 1800 s použitím vôbec prvej batérie, ktorú práve vynašiel Alessandro Volta. O viac ako dve storočia neskôr môže byť rovnaký základný princíp kľúčom k masovej výrobe čistého vodíka. Vyvíjajú sa štyri rôzne technológie elektrolyzéra a cena každého z nich musí klesnúť, aby sa elektrolyzovaný vodík stal cenovo konkurencieschopným.
Ďalšou možnosťou je vyrábať vodík súčasnými metódami, pri ktorých sa spaľujú fosílne palivá a potom zachytávať CO2, ktorý vzniká pri tomto procese, skôr než sa uvoľní do atmosféry. Zachytávanie 100 % uvoľneného uhlíka pomocou súčasných technológií možno nikdy nebude ekonomicky výhodné, ale kým budeme čakať, kým tisíce priemyselných zariadení zmodernizujú svoju infraštruktúru, zachytávanie uhlíka môže pomôcť výrazne znížiť emisie.
Ostatné vodíkové technológie sú ešte ďalej.
Metán (CH4) je v súčasnosti hlavným fosílnym palivom používaným na výrobu vodíka. Pri reakcii s vodou (H2O) pri vysokej teplote vzniká H2 aj CO2. Iným procesom zahrievania, ktorý prebieha za neprítomnosti kyslíka, nazývaným pyrolýza, je však možné oddeliť atómy vodíka a ponechať len pevný uhlík – predstavte si olovo v ceruzke.
Napokon, zásoby vodíka sa nachádzajú v geologických formáciách po celom svete a teoreticky má geologický vodík potenciál poskytnúť rozsiahle zásoby cenovo dostupného vodíka s nulovými emisiami. Vedci sú stále v počiatočnom štádiu výskumu spôsobov hľadania a získavania geologického vodíka z prírodných zásob.
Zlacnenie čistého vodíka
Potenciál čistého vodíka je teda lákavý a jeho potreba je každým dňom jasnejšia. Vezmime si napríklad ruskú vojnu na Ukrajine, ktorá z vodíka urobila nielen otázku klimatických zmien, ale aj otázku energetickej bezpečnosti. EÚ už oznámila svoj zámer vyrobiť a doviezť do roku 2030, 20 miliónov ton ekologického vodíka, čo by stačilo na zníženie jej závislosti od dovozu ruského zemného plynu aspoň o tretinu.
Vodík však čelí rovnakej výzve ako takmer každá iná čistá technológia: Dokážeme dostatočne rýchlo znížiť cenu? Ak budú musieť ľudia platiť príliš veľa za ekologický prístup, zmena bude prebiehať príliš pomaly. Bude to vyžadovať veľký tlak na spoluprácu medzi podnikmi a vládami, ktoré spoločne môžu vďaka agresívnym investíciám a politikám dosiahnuť, aby sa inovácie uskutočnili oveľa rýchlejšie ako zvyčajne.
Iniciatíva Breakthrough Energy, ktorú som pomáhal založiť, podporuje komercializáciu čistého vodíka mnohými spôsobmi. Program Breakthrough Energy Fellows financuje inovátorov pracujúcich na nápadoch v ranom štádiu. Breakthrough Energy Ventures investuje do spoločností pracujúcich na čistom vodíku. Program Breakthrough Energy Catalyst urýchľuje čas uvedenia čistého vodíka na trh, okrem iných klimatických technológií.
Čím viac sa všetci nadchnú pre mnohé výhody čistého vodíka, tým rýchlejšie podniky a vlády vynaložia úsilie na to, aby sa stal skutočnou alternatívou k fosílnym palivám. Takto sa vyhneme klimatickej katastrofe.