Vodíkový Island

Málokdo ví, že Island, řídce zalidněná drsná a krásná země těsně pod polárním kruhem, patří k velkým světovým znečišťovatelům životního prostředí, samozřejmě přepočteno na jednoho obyvatele. Mohutná rybářská flotila čítající 2500 lodí a 180 tisíc automobilů, jimiž se po jediné okružní silnici prohání 280 tisíc obyvatel ostrova, přispívají dvěma třetinami k celkovým islandským emisím oxidu uhličitého, jež činí přibližně 2,5 milionu tun ročně, tedy téměř 9 tun na hlavu. Číslo zcela srovnatelné se státy Evropské unie. Ambiciózní projekt Islandská vláda proto schválila velmi ambiciózní program. V příštích 25 letech nahradí elektromotory všechny spalovací motory na ostrově, a to i u rybářských traulerů. Elektřinu pro jejich pohon dodají palivové články. Tři takové autobusy se na islandských silnicích objeví již příštím rokem. Proč se vlastně Islanďané pustili do tohoto projektu? Jejich emise oxidu uhličitého jsou sice velké, ne však vyšší než u jiných vyspělých států, jež o tak rázných opatřeních ani neuvažují. Islanďanům rozhodně není problematika životního prostředí lhostejná, ale hledí na ni vždy prizmatem vlastního prospěchu. Neváhají důrazně prosazovat svá stanoviska a hájit zájmy ostrova proti většině světa, třeba v otázce lovu velryb, kde jsou proti jeho omezování. Rovněž nejhlavnější zdroj islandského blahobytu, rybolov, byl až do nedávné doby spíše bezohledným plundrováním moře a i dnes je situace jen o málo lepší. Na druhou stranu dokáží dokonale využit místních podmínek, takže využívání geotermální energie k topení je zcela běžné. Velké prostředky rovněž vynakládají na opětovné zalesnění ostrova. Nemůžeme tedy vyloučit, že Island bude i nadále decimovat rybí hejna, ovšem traulery s ekologickým pohonem. Hnacím motorem je zřejmě snaha o další hospodářský růst a o udržení životní úrovně. Rybolov, největší zdroj příjmů, vždy výrazně závisí na přírodě. Nemalé příjmy plynoucí z americké vojenské přítomnosti pomalu vysychají. V době studené války představoval ostrov velmi důležitou vojenskou základnu bránící atlantické komunikace před sovětskou flotilou ze Severního ledového oceánu. Vojenské priority Spojených států jsou však již jiné a peněz ubývá. Zbývá tedy jedině turistický ruch, protože průmysl na ostrově téměř neexistuje. A právě nízké emise oxidu uhličitého spolu s levnou elektřinou se mohou stát velkou konkurenční výhodou, která přiláká investory. Ostatně, stavba hliníkárny firmy Alcoa, jednoho z největších světových producentů hliníku, se již připravuje. Samozřejmě ji doprovází hojné protesty environmentálních organizací, např. World Wildlife Fund proti ničení posledních částí divočiny v západní Evropě. Alternativní řešení, jak obstarat lidem práci, však nenabízejí. Sám Island, přestože je to prosperující země, nedisponuje dostatečným průmyslem ani vývojovými kapacitami, aby tento projekt zdárně dokončil. Podporu poskytnou společnosti DaimlerChrysler, Royal Dutch Shell a norská skupina Norsk Hydro, které společně založily firmu Icelandic New Energy, jež má vodíkové hospodářství Islandu na starosti. Získají tím neocenitelnou laboratoř, kde mohou testovat zavádění a fungování svých nových technologií a výrobků ve skutečném životě. Takto získané know-how bude mít obrovskou cenu. Je třeba si uvědomit, že přes veškeré výhrady, jež povykující a navzájem se poutající ekologičtí aktivisté mají, jsou to mezinárodní společnosti, které jediné disponují dostatečným kapitálem a znalostním potenciálem, aby dokázali změnit náš svět po technologické stránce. Palivové články Kvalitní a spolehlivě fungující palivové články, jež budou dodávat energii elektromotorům, jsou naprosto nezbytnou podmínkou úspěchu popsaného projektu. Povězme si o nich něco více. Jejich princip známe již přes 150 let. Jde o zařízení, ve kterých elektrický proud vzniká chemickou reakcí, stejně jako v běžné baterii nebo automobilovém akumulátoru. Nedají se však vybít, protože chemikálie nutné pro jejich fungování jsou neustále, průběžně dodávány a zplodiny reakce odváděny. Můžeme říci, že jde o jakési řízené spalování. Jako palivo můžeme použít řadu různých oxidovatelných látek, např. vodík, methanol, hydrazin, oxid uhelnatý, různé uhlovodíky (nafta či zemní plyn), ale třeba i velmi jemně mleté uhlí. Avšak kyslíkovodíkový článek, který jako paliva využívá vodíku, je nejrozšířenější a rovněž nejlépe prozkoumaný. I na Islandu se počítá s jeho využitím. Při řízené oxidaci vodíku vzdušným kyslíkem na vhodných elektrodách vzniká elektřina a jediným odpadním produktem zůstává čistá voda. Tento typ článku byl poprvé v praxi použit jako zdroj elektřiny v kosmických lodích během programu Apollo v šedesátých a sedmdesátých letech. Šlo však o relativně složitá zařízení na hranicích rentability, takže další zájem o ně na dvacet let ustal. S rostoucími ohledy na životní prostředí a s pokrokem v technologiích se palivové články opět dostaly do centra pozornosti. Každá významná automobilka má svůj projekt elektromobilu s palivovým článkem a pomaličku se začíná uvažovat o jejich sériové výrobě. Výhoda kyslíkovodíkového článku oproti ostatním typům je značná - při jeho provozu nevzniká žádný skleníkový plyn. Velkým problémem však zůstává skladování vodíku, což je velmi lehký, třaskavý plyn. Jako jediná rozumná varianta zatím přichází v úvahu nádrž se stlačeným plynem, která však musí být velmi, velmi pevná. Jinak by i drobná autonehoda mohla skončit ošklivým výbuchem. Jinou možností je přepravovat kapalný vodík. Ten však vře při -252,8 stupňů Celsia a jeho kritická teplota je -239,9 stupně Celsia. Ohřejeme-li jakýkoli zkapalněný plyn nad jeho kritickou teplotu, okamžitě vyvře bez ohledu na tlak. Pro udržení vodíku v kapalném stavu potřebujeme tedy složitá, nepřetržitě fungující zařízení. Další variantu, která je doposud ve velmi ranném stadiu vývoje, představuje využití materiálů, která vodík absorbují. Některé kovy, např. paladium, ho mohou absorbovat obrovská množství. Takže u čerpacích stanic by se nepřepouštěl natlakovaný plyn, ale pouze bychom vyměnili vyčerpaný kovový válec za nový. Testuje se samozřejmě i užití jiných materiálů, např. speciálním způsobem připraveného uhlíku. Jak ale vodík pro palivové články získat? Možností je samozřejmě více. Islanďané se přiklonili k elektrolýze vody. Elektřinu vyrobí vodní a geotermální elektrárny. Podle některých odhadů využívá Island nyní asi 15% z výkonu potenciálně dosažitelného. Dosažení 100% by však znamenalo postavit přehradu či geotermální elektrárnu na každém místě, kde to příroda umožňuje, k čemuž naštěstí nikdy nedojde. Dosti značná rezerva tu bezesporu je. Vodíkové hospodářství Islandský projekt tedy využívá existující technologie, je však ohromující svým rozsahem. Můžeme říci, že jde o první pokus uskutečnit v praxi to, co nazýváme vodíkovým hospodářstvím. Jde o desítky let starou a hýčkanou ideu, která spočívá v nahrazení fosilních paliv vodíkem, kterého je na Zemi jednak obrovská zásoba v podobě vody, jednak jeho spálením vzniká opět surovina pro jeho výrobu - voda. Navíc se při hoření vodíku neuvolňují žádné plyny vyvolávající skleníkový efekt, jako třeba oxid uhličitý unikající při spalování fosilních paliv. Sama idea vodíkového hospodářství se samozřejmě vyvíjela. Podle prvotních představ měl vodík hořet přímo ve válcích upravených spalovacích motorů. Plynový motor sice není žádnou novinkou, koncem 19. století patřily spalovací motory na svítiplyn k rozšířeným strojům a možná si ještě někdo z období 2. světové války a krátce po ní pamatuje dřevoplyňáky - auta poháněna hořlavými plyny uvolňujícími se z bukových špalíčků zahřívaných za nepřístupu vzduchu. Ovšem idea motorů přímo na vodík se neujala. Možná i proto, že podle některých modelů by, při současné intenzitě automobilové dopravy, vodní páry unikající z výfuků přeměnily naše města na věčně orosené, zamlžené parní lázně. Není vůbec jisté, zdali se projekt vodíkového hospodářství podaří uskutečnit v plném rozsahu. Každopádně si Islanďané zaslouží náš obdiv za to, že se vůbec do něčeho takového pustili, a i v případě, že neuspějí, získají i tak mnoho zkušeností, cenných pro nás všechny. Ondřej Dvořák Zdroj: ČEÚ