Duben 2005

Auta v oblacích vodních par

Jiří Sobota

Australští vědci oznámili objev na cestě k vodíkové dopravě. Na univerzitě v australském Queenslandu vynalezli podivnou houbu, která změní všemi milovaná osobní auta. Možná je ani nepoznáme – nebudou zlověstně vrčet, ale tiše za jízdy hvízdat a místo otravných plynů znečišťujících atmosféru z nich budou stoupat oblaka vodní páry. A ještě jedna maličkost: když s takovým autem nebudeme zrovna cestovat, zapojíme ho do zásuvky a ono dodá elektřinu do domácnosti. Celý ten zázrak bude mít na svědomí motor poháněný vodíkem, k němuž teď vědci z Queenslandu učinili podstatný krok.

Z vody nebo uhlí

Hlavní problémy jsou u vodíku jako energie budoucnosti zatím dva: jak si vodík opatřit a jak jej skladovat. Napřed k první otázce: Vodík je sice nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru, na Zemi se však jako z udělání téměř nevyskytuje v čisté podobě. Pokud tedy z něho chceme – reakcí s kyslíkem v palivových článcích – vyrábět elektřinu, musíme ho nejdříve uvolnit z některých jeho běžných sloučenin, například hydrokarbonátů (sloučenina s uhlíkem) nebo vody (s kyslíkem). Obě cesty mají své plusy a minusy: vodík získaný z vody je zcela ekologický, ale dražší, vodík z hydrokarbonátů je levnější, při této reakci ale vznikají skleníkové plyny.

Američané chtějí vodík získávat z větší části právě z hydrokarbonátů, především z uhlí. Energii k uskutečnění této reakce dodají rozhodující měrou běžné tepelné elektrárny. Výsledkem budou vodíkové palivové články, které se pak vloží do automobilu. Takto fungující vodíkový vůz sice bude vyfukovat čisté vodní páry, skleníkové plyny se ale do atmosféry uvolní při výrobě vodíku. Bude jich však méně než v případě běžných motorů. Motivem Američanů ostatně není žádný ekologický ráj, ale strategická nezávislost na ropě. Evropané plánují šetrnější, avšak dražší cestu. Vodík tedy chtějí získávat elektrickým rozkladem vody a potřebná energie k této reakci by měla pocházet z obnovitelných zdrojů. Takový postup je v tuto chvíli pro běžnou praxi nedostupně nákladný právě kvůli ceně této čisté energie. Výjimkou je však třeba Island, oplývající geotermální a větrnou energií. Jeho vláda si již odhlasovala program, podle něhož by do 25 let měly všechny spalovací motory ustoupit elektromotorům poháněným právě kyslíko-vodíkovými palivovými články.

Autobusy už jezdí

A teď zpět do Queenslandu. Zatímco dostupnost vodíku je pouze otázkou ceny, kterou jsme za různé postupy ochotni zaplatit, problém se skladováním těkavého plynu na palubě auta zůstával dlouho nevyřešen. Koncem letošního února však profesor Arne Dahle oznámil průlom, na který automobilky dlouho čekají. „Umíme vyrobit slitiny, které bezpečně a na dlouhou dobu absorbují vodík a dokáží jej podle potřeby změnou tlaku nebo teploty zase uvolnit,“ prohlásil nyní profesor Dahle.

Kouzlo spočívá v úpravě nanostruktury hořčíkových slitin tak, že dokáží nasáknout těkavý vodík podobně jako běžná houba vodu. Stokilová vodíkem napuštěná „houba“ uložená pod kapotou dokáže podle vědců z University of Queensland dodat palivovým článkům, v nichž k jednoduché chemické reakci dochází, tolik paliva, aby hypermoderní auto za tichého svištění elektromotorů urazilo pět set kilometrů. To je podle odborníků psychologická bariéra, za níž se automobil stává přitažlivým pro zákazníky. Vodíková auta jezdila už dříve, problémem byly však právě velké rozměry palivových článků a malý akční rádius na jedno „tankování“.

Hromadně vyráběná auta poháněná elektromotory čerpajícími energii z kyslíko-vodíkových palivových článků jsou sice ještě patnáct dvacet let vzdálená, nový pohon ale již zkušebně nachází své uplatnění v hromadné autobusové dopravě. Několik „vodíkových“ autobusů vyráží pravidelně do ulic například v americkém Chicagu či australském Perthu, v Evropě jezdí autobusy na vodíkový pohon v Amsterodamu, Barceloně, Hamburku, Londýně, Lucemburku, Madridu, Portu, Stockholmu, ve Stuttgartu a v Reykjavíku.

Energetický internet

Nový pohon pro motoristy je ovšem pouze jednou z možných aplikací palivových článků, ve kterých se reakcí kyslíku s vodíkem vyrábí elektřina. Automobily se mohou stát součástí nové, decentralizované elektrické sítě, ze které nebudou energii pouze přijímat, ale také ji do ní zpět vracet.

Dnes se kolem palivových článků točí nejen inženýři z automobilek, jako je General Motors nebo Daimler-Benz, ale také energetické společnosti. Například spolupráce mezi japonskou Toshibou a americkou International Fuel Cells uvedla do sériové výroby jednotku na produkování elektrické energie, chytlavě pojmenovanou PC25. Jednotka má sloužit lidem, kteří potřebují spolehlivý, nekolísající a na rozdíl od dieselových generátorů čistý zdroj elektrické energie. Zatím musí být takoví zákazníci ochotni něco připlatit (PC25 je zhruba dvakrát dražší než obyčejný generátor stejné výkonnosti), rozšíření a s ním spojené zlevnění palivových článků však může přinést revoluci do výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů.

Dnes se velká část elektřiny z větrných elektráren nebo slunečních kolektorů promrhá – vítr fouká tehdy, když je v elektrické síti elektřiny dostatek, a slunce zajde právě v okamžiku, kdy vrcholí energetická špička. Pokud by se takto promrhaná energie uskladnila v podobě vodíku vyprodukovaného elektrolýzu vody, mohla by se později – když je jí nejvíce zapotřebí – proměnit v palivových článcích zpět na elektrickou energii. Takto vyrobený vodík by byl určen do palivových článků pro pohon aut anebo – v čase, kdy stojí v garáži – by mohla být připojena k síti.

To by mělo za následek zcela nový způsob distribuce energie – koncoví uživatelé energie se stávají zároveň jejími dodavateli, energie se v síti spíše vyměňuje než rozděluje z obřích centrálních zdrojů, jak je tomu dnes. Elektrárny by určitě nezmizely, do značné míry by se ale proměnily ve správce sítě nebo třeba dodavatele palivových článků. Energetičtí vizionáři si představují jakýsi energetický internet, ke kterému se podle potřeby připojují a zase se od něj odpojují jednotlivé místní zdroje energie, z nichž velkou část mohou tvořit právě palivové články určené do auta na vodík.

(Respekt, www.respekt.cz)