Pamätáte si na hodiny fyziky a chémie? Vodík je najrozšírenejším prvkom vo vesmíre. Má jednoduchú štruktúru atómu. Jeho jadro tvorí jeden protón, okolo ktorého oblieha jeden elektrón. Je hlavnou súčasťou hviezd. A náš „návrat“ do školských lavíc zakončíme informáciou, že vznikol už po prvej sekunde od Veľkého tresku.
Vďaka tomu, že ide o najľahší plyn, stal sa súčasťou dopravy v prvej polovici 20. storočia. Napĺňali ním vtedajšie balóny a vzducholode. Avšak nevýhodou vodíka je, že ľahko horí a pri strete s kyslíkom vytvára výbušnú zmes. On bol dôvodom, prečo došlo k výbuchu vzducholode Hindenburg pred 85 rokmi a na dlhé obdobie ukončil ich éru.
Dnes sa vodík skloňuje ako nové ekologické palivo. Počíta sa s jeho využitím v každom segmente dopravy. V automobilovej, železničnej, lodnej a dokonca aj v leteckej. Vznikli prvé vodíkové automobily, lode a lietadlá. Ja som mal tú česť sa previesť aj v prvom osobnom vodíkovom vlaku na jeho promočnej ceste po Slovensku a prezrel som si unikátne riešenia motora na vodíkový pohon v autobuse, ktorý pomohli vyvinúť na Technickej univerzite v Košiciach. A to nehovorím o pýche Slovenska - vodíkovom aute, ktoré bolo v našom pavilóne na Expo 2020.
Vodíkové auto či vlak je elektrické vozidlo, ktoré nemá dobíjateľnú batériu, ale poháňa ho elektrické energia z vodíkového palivového článku (Fuel Cell Electric Vehicle – FCEV). Využíva stlačený vodík, ktorý je uskladnený v tlakovej nádrži pre výrobu elektriny. Jazdnou nevznikajú žiadne emisie CO2, NOx. Naopak, vzniká len čistá destilovaná voda. Jazda takýmto vozidlom je tichá. Podobne ako pri tankovaní benzínu či nafty je len otázkou pár minút aj načerpanie vodíka do nádrže vozidiel.
Lenže tak, ako v prípade Homérovej Odysei, aj tu dochádza k napätiu.
Problém pri vodíkovej doprave nie je v technickom riešení dopravných prostriedkov, ale vo výrobe vodíka a jeho distribúcie.
Ide o (ne)ekologickú a (ne)ekonomickú výrobu.
Vodík sa dá získať elektrolízou. Ide o najjednoduchší a najekologickejší spôsob výroby vodíka. Ide o rozklad molekúl vody (H2O) na vodík (H2) a kyslík (O2) pomocou jednosmerného elektrického prúdu. Jednosmerný elektrický prúd je do vody privedený pomocou elektród, na kladnej elektróde (anóde) sa potom vylučuje kyslík a na zápornej (katóde) vodík. Je to ekologické, ale aj veľmi energeticky a ekonomicky náročné. V celkovej produkcií vodíka tvorí táto výroba len 4% a tento druh výroby je možný len v blízkosti elektrární, najmä v čase jej najnižšej (nočnej) spotreby.
Druhým spôsobom výroby vodíka je parná reformácia metánu. Tá vzniká v peci pri teplote 700-1000 °C a pri tlaku 3-5 MPa za prítomnosti vodnej pary, metánu a katalyzátora na báze oxidu nikelnatého. Tento druh výroby má dva nedostatky. Prvým je spotreba zemného plynu a druhým fakt, že pri výrobe 1 kg vodíka vyprodukujeme 7 – 8 kg CO2. Týmto spôsobom sa vyrába približne 48% vodíka.
Tretí spôsob výroby vodíka vzniká splyňovaním uhlia. Splyňovanie uhlia sa realizuje v tlakových nádobách, v ktorých sa rozomleté uhlie pri vysokej teplote a tlaku splyňuje chemickým procesom blízkym horeniu. Aj v tomto prípade dochádza k dvom negatívnym faktorom. Spotreba uhlia a na 1 kg vodíka vyprodukujeme viac ako 20 kg CO2. Celosvetovo sa týmto spôsobom vyrába približne 18% vodíka.
Posledný, štvrtý spôsob výroby vzniká frakciou ropy. Ide o vedľajší produkt, pri ktorom vzniká najmä asfalt, nafta či benzín. Napriek tomu tvorí 30% produkcie vodíka a samozrejme, aj v tomto prípade dochádza k výraznému vzniku CO2.
Výroba vodíka má dve úskalia. Môže byť maximálne bez emisná ak vzniká elektrolízou pri veterných, solárnych, vodných alebo jadrových elektrárňach. Avšak takáto výroba je nielen v čase energetickej krízy finančne nerentabilná. Druhý spôsob pri výrobe z uhlia, ropy a zemného plynu je neekologický a dnes aj pridrahý.
Samostatnou kapitolou je nedoriešená infraštruktúra distribúcie vodíka na dlhé úseky. Nielen u nás, ale aj v zahraničí. Preto, ak by sme uvažovali napríklad o zavedení vodíkových vlakov na našom území, sme regionálne limitovaní ich nasadením.
Vodíkový pohon v doprave má svoje výhody. Je jedným zo spôsobov pre riešenie dopravy. Počas prevádzky nevznikajú žiadne emisie, dá sa podobne rýchlo tankovať do dopravného prostriedku ako nafta či benzín, je všade prítomný. Ak odhliadneme od polovičnej energetickej účinnosti vodíkových vozidiel voči elektrickým, jeho najväčšou slabinou je neekologická alebo neekonomická výroba.
Jeho čas pre uplatnenie určite príde. No nebude to skôr, než sa vyrieši súčasná energetická kríza a následne bude zabezpečená jeho nákladovo efektívna výroba a distribúcia.
