VODÍKOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ: EFEKTIVITA INVESTIC A JEJICH HODNOCENÍ

VODÍKOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ: EFEKTIVITA INVESTIC A JEJICH HODNOCENÍ. Autor:  Ing.  Miroslav  Hladík

Abstrakt

Stať   nabízí   čtenáři   pohled na hlavní   aspekty   vodíkového hospodářství   z pohledu vybraných   technologií   v energetice a dopravě   s ohledem na jejich ekonomiku a úlohu   v národním   hospodářství. Poodkrývá důvody, které   brání   širšímu   rozšíření   vodíkových   technologií a odpovídá   na   otázku, zda jsou technologického   nebo   sociálně-ekonomického charakteru. Součástí   práce   je   analýza   ekonomicko-politických faktorů a   představení   hypotézy společensko-ekonomického   modelu   vodíkového   hospodářství.   Vyústěním   práce   jsou   pak kritéria   hodnocení   rozsáhlých   investic   celospolečenského   významu   včetně   úlohy   a   aspirací   jednotlivých  vládních  a soukromých  subjektů. Klíčová   slova:   vodíkové   hospodářství, energetika, doprava, palivové   články,   účinnost,   návratnost, investice. JEL Classification: O31, O33, R42

1. ÚVOD  K VODÍKOVÉMU  HOSPODÁŘSTVÍ. Vodíkové   hospodářství   představuje   jednu   z klíčových   vizí   druhé   poloviny   20   a   počátku   21 století   s ambicemi   zasáhnout   do   oblasti energetiky a dopravy. Tyto odvětví   národního   hospodářství  tradičně  patří  do  oblasti  silného  zájmu  jak  politických,  tak  hospodářských  kruhů,   které   velmi   pozorně   sledují   vývoj   nových   technologií   s dopady na ceny surovin, paliv a energií.   Oboustranně   silný   vztah mezi odvětvími   energetiky a dopravy na   straně jedné   a politicko-ekonomickými   zájmy   na   straně   druhé předurčuje   vývoj   technologií   a   jejich   uplatnění  v  praxi. Objasnění   této   skutečnosti zdůrazňuje,   proč   si   vodíkové   hospodářství   zaslouží   pozornost   nejen   energetiků,   ale i ekonomů, sociologů a politologů. Vývoj   vodíkových technologií a jejich  praktické  uplatnění   je pořád  na  svém  počátku,   a tak se  otevírá   legitimní  otázka: “  Co jsou   hlavní   překážky,   které   brání   nastartování   a rozvoji tohoto odvětví   národního   hospodářství?“ Představují   hlavní   problém   vodíkové   technologie   jako   takové   nebo   se   spíše   jedná  o  nalezení  vhodného  společensky  a  hospodářsky přijatelného  modelu? Před   vlastním   rozborem   této   problematiky a   hledáním příslušných   odpovědí   je   vhodné   představit   odpovídající   hypotézu,   která   by   mohla   posloužit   jako   vodítko   této   práce.   “Vodíkové   hospodářství   a   technologie   představují   nepochybně   velice   slibnou   oblast   pro   budoucí   rozvoj   nových   směrů   v energetice   a   dopravě.   Zároveň   však   bude   nutné   vynaložit   značné   finanční   náklady   na   jejich   vývoj   a   zavedení přičemž   není   jasné,   jaká   bude   jejich   celková  výše“. Další   částí   představené   hypotézy   a klíčový   moment vodíkového   hospodářství   je   záměr   minimálně  převzít  významný  podíl  a  úlohu  fosilních paliv zejména  pak  ropy,  uhlí  a  zemního plynu.   Současně   s tím   vodíkové   technologie   aspirují   na   rozsáhlé   technologické   změny   v automobilovém  a  energetickém  průmyslu  tzn.  k přechodu na technologicky nové platformy. Stránka  1 z 24

Tento   záměr   pak budí značnou   nevoli   u   vlivného   energetického   především   naftařského   a   automobilového   průmyslu,   které   investují   značné   prostředky   do   inovací   stávajících konvenčních  technologií. Cílem   této   práce   se   tak   stává   principiální   otázka   zavádění   vodíkových   technologií:   “Představuje skutečně   vodíkové   hospodářství neujasněný společensko-ekonomický   model,   který   alespoň   prozatím   nepředstavil,   jaké   bude   mít   dopady   do   růstu   HDP,   konkurenceschopnosti,   zaměstnanosti,   ochrany   životního   prostředí   a   technologického   pokroku?“ Hledání   odpovědí   na výše   předložené   otázky vycházející   z představené   hypotézy vyžaduje   kombinovaný  přístup  spojující  metodiku  kvalitativního výzkumu  s kvantitativním přístupem, který   by   měla   doplnit   strukturálně   genetická   analýza. Rozšířeným   cílem   práce   se   tak   stává   analýza  společensko-ekonomických  struktur  a  hledání  hybných  sil  rozvoje  a  zavádění  nových   technologií. Záměr   práce   je   o   to   složitější,   že   aktuální   stav   rozvoje   vodíkových   technologií,   alespoň   prozatím   nezaznamenal   širší   komerční   rozvoj,   a   tak   v mnoha   směrech   nejsou k dispozici odpovídající   a   plnohodnotné   informace. Chybějící data zahrnují   zejména   pořizovací   a   provozní   ceny,   ověřené   výpočty   účinností   analyzovaných   technologií,   délku   životnosti   vodíkových  zařízení  atd.   Z tohoto   důvodu   je   nutné   vycházet   víceméně   z laboratorně   odzkoušených   dat zejména pak v pilotech představených   technologií,   které   mnohdy není   možné   zcela   nezávisle   ověřit. S cílem  přiblížit  a zapracovat tuto problematiku do  kontextu  a  řešení  hospodářské  politiky  je   účelné   využít   metody komparace   vodíkových   technologií   s alternativními   přístupy   řešení paliv a dosažené  výsledky  zapracovat do  uceleného  sociálně-ekonomického  modelu. Práce, tak využívá  metody komparace, generalizace a abstrakce (jako  heuristického  přístupu   k řešení   složitého   problému)   a modelování. Na   vodíkové   hospodářství   se   zároveň   pokusíme   podívat   i z pohledu Behavioristické   a   Environmentální   teorie,   které   jsou   jak z makroekonomického, tak i z mikroekonomického   pohledu k tomuto   účelu   velmi   vhodné.   V tomto  směru  je  nutné  zdůraznit,  že  národohospodářský, ale i mikroekonomický  pohled na zkoumanou problematiku  vodíkových  technologií  a  rozsáhlých  celospolečenských  investic je nejen  užitečný,  ale  v principu  i  nutný.   Důvodem   je   i   názor,   že   takto   postavený   přístup   může   pokrýt   nejvýznamnější   otázky a fenomény   naší   doby   jako   je   ekonomika,   podnikání,   ochrana   životního   prostředí   a   technologický   pokrok. Zároveň   je   tak   možné   zasadit   práci   do   širšího   kontextu   národního   hospodářství  a  hospodářské  politiky.   Národohospodářský   a   ekonomický   pohled   na   vodíkové   hospodářství   je   tak   zaměřen   na   následující  ekonomické  aspekty  a  přínosy:  Investice   do   infrastruktury   a   nových   technologií   včetně   jejich   návratnosti   v podobě   růstu  HDP,  zaměstnanosti  a  rozvoje  nových  technologických  oborů.  Fiskální  stimuly  včetně  výběru  daní  popř.  výše  finanční  zátěže  pro  státní  rozpočet.  Možnosti  růstu  exportní  výkonnosti  země  a  zapojených  společností.     Závěr   práce   pak   nejen   odpovídá   na   výše   uvedené   otázky,   ale   snaží   se   i   popsat   strukturu   vztahů   v rámci   odvětví   energetiky   a   dopravy,   které   významně   ovlivňují   nejen   zavádění   nových  technologií,  ale  i  celé  ekonomiky.  Předkládané  závěry  analýz  se  zároveň  snaží  čerpat ze závěrů,   již   předložených   modelů   a   zkušeností   z rozvoje   naftařského   a   automobilového   průmyslu,   rozvoje   dopravy   a   investic do infrastruktury,   které   se   mohou   stát   klíčovým   návodem  v koncepci a strategii rozvoje  vodíkových  technologií a  hospodářství.

Stránka  2 z 24

2. VODÍKOVÉ  TECHNOLOGIE, PALIVOVÉ  ČLÁNKY:  STAV  A  DALŠÍ  VÝVOJ. V  posledních  desetiletích  zaznamenala  oblasti  energetiky  a dopravy  celou  řadu  významných   trendů   a   technologických   nástupů,   které   měly   zásadně   změnit   její   tvář.   Nicméně   až   na   pár   výjimek,   ke   kterým   patří   zejména   rozvoj   obnovitelných   zdrojů,   ústup   vybraných   zemí   od   jaderné   energetiky,   nástup   nových   technologií   přenosových   a   distribučních   sítí   a   konečně   rozšiřování   těžby   břidličného   plynu   hydraulickým   štěpením   se   zásadní   průlom   alespoň   prozatím  nekonal.   Jedním   z očekávaných   předělů   se   mělo   stát   vodíkové   hospodářství   a   využití   vodíku   jako   energetického  vektoru  to zejména,  pokud  jde  o  rozvoj  energetiky  a  dopravy.  Na  počátku  90.   let  20.  století  se  zdálo,  že  nic  nemůže  zabránit  rozvoji  a  nástupu  vodíkového  hospodářství  a   souvisejících  technologií.  Argumenty  byly  jasné  a  všem  srozumitelné,  jednalo  se  zejména  o:  Zajištění   energetické   bezpečnosti,   kdy   většina   vyspělých   zemí   bude   konfrontována   s   nedostatkem  fosilních  paliv  a  nárůstem  jejich  cen  Nutnost   zohlednit   požadavky   na   ochranu   životního   prostředí   a   snižování   emise   skleníkových  plynů  Vyšší   účinnost   využití   vodíku   při   výrobě   elektřiny   a   tepla v palivových   článcích   než   u   jiných  energetických  zdrojů  (klasických  nebo  obnovitelných)  Uplatnění  palivových  článků  v dopravě nabízelo  a  popravdě  řečeno  i  nadále  nabízí  celou   řadu   nesporných   technologických   inovací   v porovnání   s klasickými   vznětovými   a   zážehovými  motory.           Výše   uvedená   tvrzení   o   nadstandardních   vlastnostech   vodíku   jako   paliva/energetického   vektoru  je  možné  doložit  následující  tabulkou  porovnávající  hustotu  energie  v kWh/kg. Porovnání  hustoty  energie  podle  paliva  a  typu  sekundárních  článků [11]. Vybraná  paliva  a  zdroje energie kWh/kg Vodík 39,72 Benzín 13,11 Nafta 12,01 Propan  vč.  LPG 12,89 Tuk  (živočišný/rostlinný) 10,28 Uhlí 6,67 Karbohydráty  vč.  cukru 4,72 Protein 4,67 Dřevo 4,50 TNT 1,28 Střelný  prach 0,83 Bateriové  zdroje Lithium-vzduchové  baterie 1,33 Zinek-vzduchové  baterie 0,89 Lithiové  baterie 0,36 Lithium-iontové 0,20 Alkalické  baterie 0,16 Elektrostatické   0,10 NiMH  baterie  a  články 0,08 Olověné 0,03 Zdroj: http://www.evsroll.com/Lithium_Ion_Car_Battery.html

Stránka  3 z 24

Základní   otázka,   tak   zní:   “   Proč   nedošlo   k naplnění   tohoto   záměru?   “ a   stávající   vývoj   ani   nenasvědčuje,  že  by  se  tyto  předpoklady  měly  v dohledné  době  naplnit.   Odpověď  vychází  z   předpokladu,   že “Vývoj   v oblasti   vodíkových   technologií   ukázal,   že   původní   vize   a   předpoklady   se   značně   rozcházely   s ekonomickou, sociální,   ale i technologickou realitou doby  a  nezískal  tak  potřebnou  aktivní  politickou  a  finanční  podporu, bez  které  je  další  vývoj   prakticky  nemyslitelný“. Tato   kapitola   se   zabývá   zejména   technologickými   stránkami   vodíkových   technologií   jejich   příslibů  do  budoucnosti,  ale  zároveň  i  slabými  stránkami,  které  alespoň  prozatím  neumožňují   jejich   komerční   nasazení a   technologický   rozvoj.   Před   technologickou   analýzou   klíčových aspektů,  s kterými je  spjatý další rozvoj  vodíkových  technologií  je užitečné,  alespoň  stručně   shrnout aktuální  stav  v této  oblasti. Obecný   význam vodíkových   technologií   je   výše   uveden, ale abychom pochopili jejich skutečný  význam  a  související  problematiku, tak je  potřeba  vymezit  výchozí  podmínky: Vodík   (H2) měl   a   stále   má   potenciál   stát   se   součástí   budoucích   energetických   a   dopravních   řešení   zejména   díky   stavu   a   výhledu   těžby   fosilních   paliv   ve   střednědobé   a   dlouhodobé   perspektivě. Problémem   nejsou   ani tak vlastní   celosvětové   zásoby   ropy, ale zejména   jejich dostupnost   a   cena   těžby v čím   dál   obtížnějších   podmínkách s dopadem   na   konečné   zákaznické  ceny  ropných  produktů  viz. níže  uvedený  graf. Nominální  i  reálný  vývoj  cen  ropy  od  r.  1861 - 2011.

Zdroj: BP http://www.investicniweb.cz/zpravy/graf-dne/2012/7/2/clanky/150-let-vyvojeceny-ropy-v-jedinem-grafu/ Samozřejmě,  že  s rozšiřováním  těžby  a  zvyšováním  těžebních  kvót  ropy  v některých  zemích,   které   doprovází   ekonomická   stagnace   významné   části   vyspělých   ekonomik,   můžou   vznikat   pochybnosti  o  dalším  růstu  cen  ropných  produktů.  Pokud  si  však  uvědomíme  růst  poptávky  a   spotřeby   třetích   dnes   ještě   rozvojových   zemí zejména   Číny,   Indie   a   zemí   latinské   Ameriky,   tak  očekávání  růstu  cen  ropy  je  na  místě.   V každém  případě  stávající  zásoby  ropy  a  fosilních  paliv  nejsou  ve  stavu,  že by v průběhu  21 století  měly  dojít,  ale  spíše  naopak  se  předpokládá  růst  úlohy  a  význam  zemního  plynu,  a  to   jak v energetice, tak i dopravě [1]. Nástup  CNG  do  odvětví  dopravy  už  v podstatě  začal  a  je   Stránka  4 z 24

zřejmě   jen   otázkou   času,   kdy   se   tento   obor   dopravy   plně rozvine. Předložené   stanovisko   nabízí   tak odpověď na   první   část   otázky v úvodu   této   práce:   tzn.   “Není   příliš   reálné,   že   by   v průběhu  21  století  došly  fosilní  paliva  a  vyčerpal  se  jejich  technický  a  obchodní  potenciál“.   Samozřejmě,   že   tato   odpověď   nezahrnuje   předpokládaný   cenový   vývoj   stěžejních   fosilních   paliv   a   jejich   vliv   na   životné   prostředí.   Nicméně   i   tak   je   nutné   počítat   pro   účely   této   práce   s úspornými   technologiemi   a   jejich   inovacemi.   Stávajícím   problémem   sektoru   energetiky   a   dopravy je ohromná  setrvačnost, kdy  je  velmi  obtížné  opustit  zavedené technologie,  které  jsou   již  dostupné  za  poměrně  přijatelné  ceny.   Stejně,   tak   celosvětové   rozšiřování   těžby   břidličného   plynu,   růst   cen   ropy   a snaha o nezávislost   na   dovozech   těchto   paliv   zřejmě   neudrží   ropu   v tomto   století   na   prvním   místě   palivového  žebříčku.  Proto je možné  předpokládat,  že  se nenávratně, i  když  pomalu  blíží  ke   konci éra   ropy   a   začíná   nástup   nových   paliv a technologií. Není   pochyb,   že   ať   už   ropu   v dlouhodobém  výhledu,  nahradí  jakékoliv  palivo, tak to bude  obtížná  a  nepřímočará  cesta. Existence  a  provoz  vodíkových  technologií   pokud bude masově  realizován,  tak  půjde   velmi pravděpodobně  ruku v ruce s jiným  druhem  fosilních  paliv  a  inovací  klasických  technologií.   Výrobu vodíku je   možné   zajistit   celou   řadou   postupů,   nicméně   produkce   vodíku   bude   buď   založena   na   využití   zemního   plynu,   která   je   dnes z technického   a   ekonomického   hlediska   alternativou  nejefektivnější nebo  na  elektrolýze. Proveditelnost   jednotlivých   modelů   výroby   vodíku   bude   významně   záviset   na   ekonomické   efektivitě   a   technologické   náročnosti   celého   procesu. Výše   uvedený   názor   podporuje   i   graf   výroby   vodíku   z fosilních   paliv,   kde   jasně   dominuje   parní   reforming   zemního   plynu. Tento stav se v blízké  budoucnosti  zřejmě  nezmění. V porovnání s tímto   modelem   výroby vodíku může   být   i elektrolýza vody v době   přebytku   elektrické   energie jako   způsob   akumulace,   ať   již   z klasických   nebo  obnovitelných  zdrojů, vhodným   ekonomickým   řešením.   Zejména   země,   které   dnes   stojí   před   otázkou, zda nově   budované   zdroje, budou   mít   v budoucnosti   zajištěn   odběr, mohou   své   analýzy   doplnit o úvahy   nad   využitím   elektrolýzy   vody   k výrobě  vodíku  a  kyslíku. Rozložení  zdrojů  při  výrobě  vodíku  [2] Propojení   výroby   vodíku   elektrolýzou   vody   s jadernou   energetikou   obsahoval   již   dokument   Evropské   komise   z roku 2006: World Energy Technology Outlook 2050 – WETO H2 [3]. V této  zprávě  a  kapitole  Evropský  energetický  systém  ve scénáři  H2 se  zdůrazňuje,  že  výroba   vodíku   by   měla   být   zajištěna   zejména   jadernými   a   následně   obnovitelnými   zdroji,   které   by   mohly v r.  2050  zaujímat  40%  podíl  na  výrobě.  Přičemž  se  počítá,  že  až  ¾  produkce  vodíku   by  šly  do  odvětví dopravy [3]. Samozřejmě   existují   i   další   cesty výroby   vodíku   jako   je např.   biochemická   výroba, ale tyto technologie jsou   na   počátku   dlouhého   vývoje   s nejasnou ekonomikou a   výhledem. Z tohoto důvodu  se  zaměříme  na technologie,  které  v příštích  pár  letech  mohou  zásadním  způsobem  do   této   problematiky   zasáhnout.   Stávající   technologie,   které   jsou   k dispozici nebo mohou   být   v příštích   letech   nasazeny,   dosahují   účinnosti   v procesu   elektrolýzy   vody   na   úrovni   okolo   50% [4]. Mezi  nejperspektivnější  varianty  výroby  vodíku  tak  patří  zejména:  Výroba  vodíku  v místě  spotřeby  elektrolýzou  nebo  biochemickou  cestou  Centrální   výroba   kapalného   vodíku   reformingem   zemního   plynu   nebo   elektrolýzou   a   rozvoz k čerpacím  stanicím  

Stránka  5 z 24

 Transport   a   distribuce   stlačeného   plynného   vodíku s využitím   potrubních   rozvodů.   Tato   varianta  by  však  zřejmě  vyžadovala  významné  investice  do  potrubní  sítě.  Alternativou  by   pak  mohlo  být  i  využití  stávajících  plynových  sítí.   Výše  uvedené  scénáře  rozvoje  výroby  vodíku  je  možné  doplnit  o  propojení  výroby vodíku  a   jaderné   energetiky. V tomto   směru   by   mohly   sehrát   významnou   úlohu   jaderné   reaktory   IV.   generace,  kdy  koncepce  celé  řady  z nich  je  založena  na  výrobě  vodíku. Proto by elektrárenské   společnosti  neměly  odmítat  vodíkové  technologie,  zejména  pokud věří  v rozvoj a budoucnost jaderné  energetiky a obnovitelných  zdrojů. I  když  se  zdá,  že  termojaderné fúze  a  vysokoteplotní  popř.  rychle  množivé  jaderné  reaktory   v provedení   s výrobou   vodíku   jsou   hudbou   budoucnosti,   tak   tomu   nemusí   být, zcela   jistě   a   bezezbytku. Výstavba   a   provoz   jaderných   zdrojů   je   a   bude   nákladnou   záležitostí.   Pokud   nebudou   existovat   silné   ekonomické   a   technologické   argumenty   v jejich   prospěch   v porovnání  s jinými zdroji, tak  může  být  jejich  budoucnost  ohrožená. V tomto   směru   probíhá   rovněž aktivní   výzkum   např.   na   platformě   projektu   ITER (International Termonuclear Experimental Reactor) a HiPER (High Power laser Energy Research)/LIFE (Laser Inertial Fusion Energy). Nicméně   než   se   dostaneme   ke   komerčně   využitelným  výsledkům,  tak  je  možné  přinejmenším  rozvíjet  koncepci  propojení  tlakovodních   a  varných  reaktorů  s výrobou  vodíku  a  následným  přechodem  k novým  generacím  jaderných   reaktorů.     Stejně  tak, ale i oblast dopravy  stojí  velmi  pravděpodobně  na prahu  nové  éry,  i  když  ještě  není   zcela jasné,   jakým   směrem   se   vydá.   Využití   palivových   článků   a   vodíkových   technologií   v oblasti  dopravy  představuje  vhodnou  a  za  určitých  okolností  i  ekonomickou  cestu  k novým   alternativním   technologiím. Prvním   inovativním a v podstatě   probíhajícím,   i   když   ne   zcela přelomovým   krokem   by   mohlo   být   nasazování   pohonů   a   budování   infrastruktury   na   zemní   plyn  zejména  pak v případě  CNG  tj.  stačený  zemní  plyn. Budoucnost následně  rozhodne, zda se   bude   jednat   o   dlouhodobé   řešení   nebo   jen   o   krátkou   etapu v přechodu   k elektromobilům   popř.  pohonům  na  vodíkové  palivové  články. Jak   již   bylo   uvedeno   v předchozím   textu,   tak   mezi   klíčové   faktory   při   vyhodnocování   vodíkových   technologií   je   jejich   účinnost   při   porovnání   s konkurenčními   technologiemi   ze   sféry  energetiky  a  dopravy. I když  vodíkové  technologie  a  palivové  články  nabízejí  celou  řadu   vhodných   aplikací,   tak   je   možné   alespoň   prozatím   tvrdit,   že   výroba   elektřiny   v palivových   článcích  představuje  lepší  variantu  z hlediska  účinnosti  než  spalování  vodíku  v motorech, kdy účinnost  dosahuje  úrovně  okolo  60%  [7]. Zajímavé  je  rovněž  porovnání  elektrické  a  celkové   účinnosti  palivových  článků  s jinými  technologiemi  stacionárních  zdrojů  viz.  Příloha. Pod  pojmem  palivové  články  rozumíme  elektrochemické  zařízení,  které  využívá  vodík  nebo   vodíkem   obohacené   palivo   a   kyslík   k produkci   elektřiny   a   tepla.   Představují   tak   vhodné   alternativní  řešení  k stávajícím  zdrojům  na  fosilní  paliva  jako  jsou  malé  a  střední kogenerační   jednotky,   plynovým   motorům,   dieselagregátům,   plynovým   mikroturbínám   a   se   širokým   nasazením  se  počítá  i  v oblasti dopravy. Palivové  články  v porovnání  s klasickými technologiemi  kogenerace,  jako  jsou  motory,  nabízí   vedle  lepší  účinnosti  i  další  významně  lepší  technické  parametry  jako  je  nižší  hlučnost,  malé   rozměry   a   hmotnost.   Stávají   se   tak   optimální   variantou   při   budování   malých   stacionárních   zdrojů  a  v rozvoji koncepce mikrokogenerace. Vedle  uvedených  aplikací  by  palivové  články  mohly  konkurovat  a  případně  i  nahradit  baterie   a   sekundární   články/akumulátory.   Tento   scénář   vývoje   je   velice   pravděpodobný   v případě   rozvoje  vodíkové  energetiky,  nicméně  i v tomto směru  se bude  velmi  pravděpodobně  jednat o poněkud   delší   časovou   perspektivu   vývoje a   nasazení   do   komerčního   provozu. Nicméně   i   pokud by k tomuto   scénáři   došlo, jednalo by se   zřejmě   o   kombinaci, tzn.   hybridní   řešení   kombinující  palivové  a  sekundární  články.     Stránka  6 z 24

Technologie   palivových   článků   je   v principu   možné   rozdělit   do   následujících   skupin a to zejména   podle   typu   elektrolytu, ale i materiálu   elektrod,   pracovních   teplot   a   konečně   chemických  reakcí  na  katodě  a  anodě:  PEM (Polymer Electrolyte Membrane/Proton Exchange Membrane) tj. s polymerní   elektrolytickou   membránou.   Do   této   kategorie   palivových   článků   patří   i   články DMFC (Direct  Methanol  Fuel  Cells)  tj.  Metanolový  palivový  článek.    AFC (Alkaline Fuel Cell) tj. s alkalickým  elektrolytem  PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell) tj. s kyselinou  fosforečnou  H3PO4  MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) tj. s taveninou  alkalických  uhličitanů,  kdy  se  využívá   keramických  materiálů  z LiAlO2 nasycených  alkalickými  uhličitany  SOFC  (Solid  Oxide  Fuel  Cell)  tj.  nejčastěji  s Y2O3 nebo ZrO2 Podle   některých   analýz   a   názorů   budou   v r.   2050   významnou   úlohu   hrát   vodíkové   pohony založené  na  technologie  palivových  článků.  Tento  názor  má  oporu  v některých  významných   argumentech,  mezi  které  patří  i  skutečnost,  že  vodík  představuje  efektivní  způsob  uchovávání   elektrické  energie.  Instalace  stanic  produkující  vodík  z přebytečné  energie  by  pak  mohla  být řešením   nadbytku   produkce   elektrické   energie   z některých   zdrojů,   které   svoji   kapacitou   a   výkonem  převyšují  aktuální  poptávku  [10]. Technické   nedostatky   by   měly   být   zcela   odstraněny   ve   výhledu   příštích   zhruba   30   let   a parametry   nových   vodíkových   vozidel   budou   nejen   na   úrovni   dnešních   pohonů,   ale   v celé   řadě  ukazatelů  je  i  významně  převýší.  Mezi  významné  parametry  patří  např.  dojezd,  doplnění   nádrže  v řádu  minut a škála  vozidel  se  rozšíří  z osobních  aut  na  lehké  nákladní  automobily  a   autobusy [10]. Navzdory   výše   uvedením   prognózám,   existují   zásadní   rozdíly   mezi   osobní,   veřejnou, autobusovou  a  nákladní  dopravou.  Požadavky  osobní  dopravy  patří  mezi  nejkomplikovanější   a  to  zejména  kvůli  technickým  a  komerčním  požadavkům.  V tomto  směru  se  jedná  hlavně  o   dojezd,  maximální  rychlost,  výkon,  dynamiku  a  kompaktnost  vodíkových  technologií.         Navzdory  skutečnosti,  že  systémy  výroby  vodíku  z přebytků  vyrobené  elektrické  energie  jsou   ve   svých   počátečních   stádiích,   tak   lze   předpokládat,   že   v případě   jejich   realizace   by mohly nabízet   řešení   nejpalčivějších   problémů   vodíkové   energetiky   jako   je   transport   a   skladování.   Některé   modely   vodíkové   energetiky počítají s jednotkami s příkonem   v řádu   stovek   MW   a   integrací   do   infrastruktury   vodíkové   dopravy.   Takto   nastíněný   vývoj   by   ve   svém   důsledku   mohl znamenat rozvoj výroby  vodíku,  ale  zároveň  potřebu  dobudování síťové  infrastruktury   přepravy  a  skladování  vodíku.  Náklady   na  zavedení  vodíkového  hospodářství  mohou  být  za   určitých  podmínek  značné, jak je uvedeno v ekonomické  části  práce. Nicméně  je  potřeba  i  nadále  velmi  pečlivě  analyzovat  zejména  ty  vodíkové  technologie,  které   minimalizují  požadavky  na  přepravu  a  transport  vodíku. Důležitou  skutečností  technologické   části  hodnocení  vodíkových  technologií je závěr, že  na  základě  dostupných  testů  a  zkušeností   z běžících  projektů  a  provozu  uvedených  vodíkových  technologií  je  možné  prokázat,  že  vodík   je  spolehlivým  a  bezpečným  palivem. Vodíkové hospodářství  má  zároveň  i  šanci  splnit  ambice  ekologů  a  klimatologů  na  ekologicky   přijatelný,   když   ne   zcela čistý   rozvoj   klíčových   sektorů   hospodářství   jako   je   energetika   a   doprava.  Vlastním  zpracováním  vodíku  v konečných  aplikacích  vzniká  ekologicky  nezávadná   vodní  pára,  takže  otevřenou  otázkou  z tohoto  pohledu  je  jeho  výroba. Příprava   vodíku   z fosilních   paliv   v rámci   dostupných   technologií   je   prakticky   vždy   zatížena   vznikem CO2,   a   tak   se   spíše   jedná   o   to   jaké   palivo   je   k tomuto   účelu   vhodné.   Elektrolýza   vody  je  relativně  energetiky  náročná,  a  její  účinnost  se  pohybuje  na  úrovni  zhruba  50%,  což   představuje   přijatelnou   ekonomickou   alternativu,   pouze za   předpokladu   přebytku   energie   a   nutnosti  její  akumulace.   Za   stávající   situace   při   započtení   emisí,   energetických   úspor   a   nákladů   spojených   se   spalováním  jednotlivých  druhů  fosilních  paliv  dospějeme  k závěru,  že  využití  zemního  plynu   Stránka  7 z 24

k výrobě   vodíku   je   vhodnou   ekologickou,   ale   i   ekonomickou   alternativou.   Zařazení   výroby   vodíku   a   jeho   spalování   do   energetického   mixu   budoucích   energetik   může   reprezentovat   vhodné  doplnění  zejména  pro  energetiky,  které  budou  řešit  ať  už  krátkodobé  nebo  dlouhodobé   přebytky  výroby  elektrické  energie.       K podpoře   výše   uvedeného   stanoviska   je   nutné   doložit   odhad   úspor,   který   byl   publikovaný   americkým  úřadem  pro  energetické  informace  EIA  (US  Energy  Information  Administration)   v srpnu, 2008. Porovnání   vlivu   vodíkových   technologie a PHEV pokud jde o emise CO2 v oblasti dopravy,  tak  můžeme  dokumentovat  následujícími  tabulkami. Odhadované   dopady   zavedení   vodíkových   (H2)   palivových   článků   na   spotřebu   ropy   a   emise CO2 v roce 2050 [5] Snížení  spotřeby  ropy  - referenční  model Snížení  CO2 – ref. model SCÉNÁŘE v% Milión  barelů  /  den v% 37,1 3,6 8,8 Opatrný  1) 84,1 8,1 63,8 Masivní  2) 1) Opatrný  scénář: pozvolný  rozvoj  palivových  článků  a  vodíkových  technologií. 2) Masivní  nástup  palivových  článků  a  plný  rozvoj  vodíkové  energetiky.   Samozřejmě,   že   výše   uvedené   scénáře   mají   rovnocenného   rivala   v rozvoji   technologií   a   infrastruktury  elektromobilů,  které  přinášejí  celou  řadu  technologických  inovací  a  výhod,  ale   zároveň  otevírají  další  technické  a  ekonomické  otázky. Tento  názor  podporuje  i  rozsáhlá  studie  institutu  EPRI  (  Electric  Power  Research  Institute)  a   NRDC (Natural Resources Defence Council) z roku 2007 o vlivu PHEV (Plug-In Hybrid Electric   Vehicles)   /   elektromobilů   na   snižování   emise   skleníkových   plynů   a   zlepšování   kvality  ovzduší  v období  let  2012  až  2050. Přehled  roční  redukce  CO2 pro PHEV a v porovnání  s H2 pohony do r. 2050 [6] Sektory energetiky podle intenzity CO2 H2 pohony Odhad  snižování  CO2 snížení  CO2 1) v mil.  metrických  tun Vysoká Střední Nízká 163 177 193 172 Nízká Penetrace 394 468 478 Střední   PHEV 474 517 612 1 244 Vysoká Po  porovnání  údajů  z výše  uvedených tabulek dospějeme  k závěru,  že  vodíková  energetika  je   výrazně   lepší   variantou   z pohledu   ochrany   životního   prostředí   a   dosažení   úspor   ve   spotřebě   ropných   produktů. Na   základě   předložených   skutečností   v této   technologické   kapitole   je   možné   zformulovat   první   část   odpovědi   na   otázky   související   s vodíkovými   technologiemi, které  jsou  uvedeny  v úvodu  práce  a  zní:    Co   jsou   hlavní   překážky,   které   brání   nastartování a   rozvoji   tohoto   odvětví   národního   hospodářství?    Představují   hlavní   problém   vodíkové   technologie   jako   takové   nebo   se   spíše   jedná   o   nalezení  vhodného  společensky  a  hospodářsky  přijatelného  modelu?      Představuje   skutečně   vodíkové   hospodářství   neujasněný   společensko-ekonomický   model,   který   alespoň   prozatím   nepředstavil,   jaké   bude   mít   dopady   do   růstu   HDP,   konkurenceschopnosti,   zaměstnanosti,   ochrany   životního   prostředí   a   technologického   pokroku?“     Odpověď:   “Vodíkové   technologie   jsou   ve   světle   uvedených   skutečností,   dat   a   analýz   z technologického   hlediska   principielně   připravené   ke   komerčnímu   provozu   a   v mnoha parametrech   se   vyznačují,   když   ne   vynikajícími   technickými   parametry,   tak   nadstandardní   technickou  úrovní.  Z toho  vyplývá,  že  i  když  můžeme  mít  v některých  ohledech  pochybnosti   Stránka  8 z 24

o   spolehlivosti   vybraných   technických   parametrů,   tak   vlastní   vodíkové   technologie   svoji   připraveností  nepředstavují  hlavní  překážku  jejich  uvedení  na  trh.       Výše   uvedené   tvrzení   je   však   potřeba   doplnit   konstatováním,   že   komerční uvedení   vodíkových  technologií  na  trh  bude  vyžadovat   další  investice  do  vývoje   a  výzkumu.     Tento názor  tak  podporuje  i  přístup,  že  vodíkové  technologie  a  palivové  články  by  se  měly  i  nadále   stát  předmětem  aktivního  vědeckého  výzkumu  a  inovací.  Zároveň  příslušné  analýzy  a  měření   dokladují,   že   z pohledu   ochrany   životního   prostředí   se   jedná   o   vysoce   šetrnou   technologii,   která  zachovává  a  dokonce  překračuje  stávající  technický  a  uživatelský  komfort.   Z toho   vyplývá,   že   tato   část   společensko-ekonomického   modelu může   být   doložena   a   zapracována  do  příslušných  výpočtů  a  není  tak  překážkou  dalšího  rozvoje“. Nezodpovězenou   částí   předložených   otázek, tak zůstávají   ekonomické   aspekty   zejména   náklady   spojené se zaváděním  vodíkového  hospodářství  a to v porovnání  s jinými alternativami. Současně,   tak   zůstává   otevřené   řešení   koncepce proveditelného modelu vodíkového   hospodářství   ze   společenský-ekonomického   pohledu.   Těmito   a   dalšími   ekonomickými   a   společenskými   otázkami   se   zabývá   ekonomická   část   práce   v následující   kapitole č.   3:   Ekonomika  a  hodnocení  vodíkových  technologií  v národohospodářské  koncepci. Závěrem   této   kapitoly   je   nutné   zdůraznit,   že   vedle   úlohy   vodíku   jako   nosiče   energie tj. energetického  vektoru  bude  růst  i  jeho  surovinový  význam.  Už  dnes  hraje  vodík  významnou úlohu   v chemii (výroba plastů   v organické   chemii),   petrochemickém   průmyslu (výroba   benzínu   v rafinériích),   potravinářství (např.   zahušťování   tuků)   a   metalurgii. Nicméně   širší   komerční   využití   vodíku   jako   energetického   vektoru   v energetice,   dopravě   a   spotřebním   elektronickém  průmyslu  by  znamenalo  nesporný  průlom  v tomto pořád  ještě  novém  odvětví.  

3. EKONOMIKA A  HODNOCENÍ  VODÍKOVÝCH  TECHNOLOGIÍ V NÁRODOHOSPODÁŘSKÉ  KONCEPCI. Tato kapitola je   zaměřena   na   vyhlídky   a   předpoklady   zavedení   vodíkových   technologií   ve světle  ekonomických, finančních   a  společenských   ukazatelů včetně   možností jejich zařazení   do   koncepce   hospodářské   politiky.   Ekonomické   propočty   a   analýzy   patří   mezi   podstatné   aspekty,   které   mohou   významně   přispět   k širokému uplatnění   vybraných   vodíkových technologií   a   to   v tvrdé   konkurenci   s alternativními společensko-ekonomickými   a technologickými  přístupy. Diskuse na   toto   téma   vyžaduje   odpověď   na   otázku:   “Umožňuje   společenské   a   ekonomické   hodnocení   nových   oborů   parciální   přístup   nebo   z principu   vyžaduje   komplexní   makro   a   mikroekonomický   přístup?“   Odpověď   na   tuto   otázku   nemusí   být   tak   jednoznačná, jak by mohl předurčovat záměr   této   práce.   Výsledky analýzy, které by potvrdily ekonomickou efektivitu   vodíkových   technologií, na   vybraných   segmentech   trhu   jsou vysoce   prospěšné a důležité. Současně   s tím   je   potřeba   zdůraznit,   že   rozvoj   vodíkového   hospodářství   jako   nového   oboru   vyžaduje   komplexní   přístup   a   analýzu   všech   sociálních,   ekonomických   a   technologických   souvislostí   pokud   má   mít   šanci   na   úspěch. Z toho vyplývá,   že   ke   splnění   účelu   zadání   této   práce   je   nejen   účelné,   ale   přímo   i   nutné   kombinovat   jak   parciální,   tak   komplexní   přístup   a   z něj  pak  vyvodit  odpovídající  závěry.   V souladu s úvodem   této   práce   a   výše   představené   úvahy   je   možné   rozdělit   studii o proveditelnosti   a   přínosech   vodíkového   hospodářství   a   technologií   do   dvou   vzájemně   propojených   a   přesto   relativně   nezávislých   celků. První   pohled   představuje   analýzu   z národohospodářského  a  makroekonomického  hlediska,  kde  je  možné  využít  např.  postupy a metodiku, kterou podporuje   a   rozvijí   Oxford   Economics. Základem   těchto   analýz   je

Stránka  9 z 24

kvantifikace dopadů  nových  technologií  do  makroekonomických  ukazatelů, jako  je  růst  HDP,   zaměstnanost,  exportní  výkonnost  země  a  technologický  rozvoje  souvisejících  oborů  a  oblastí. Doplňkovým   přístupem   je   pak ekonomické   hodnocení efektivity vybraných   vodíkových   technologií a   porovnávání   jejich   ekonomických   a   technologických   předností   a   nedostatků   v porovnání  s konkurenčními  technologiemi  a  alternativami.  Takto  koncipovaný  postup  nám   pak   může   pomoci   zformulovat   odpovídající   strategii   rozvoje   vodíkového   hospodářství   a   souvisejících  technologií,  které  by  měly  šanci  na  úspěch. Pokud   se   chceme   podívat   na   sociálně-ekonomický   model   vodíkového   hospodářství   podrobněji,   pak   je   vhodné   analyzovat   vybrané   ekonomicko-inženýrské   modely   a   provést   jejich  porovnání.  Za  tímto  účelem  můžeme  např.  porovnávat  závěry  zprávy  Jonathana  Kölera   a kolektivu z r. 2009 [32] se   zprávou   Jamese   I   Oswalda   a   kolektivu,   která   vyšla   z dílny   Univerzity ve Warwicku v témže  roce  [33]. Kölerova   zpráva   byla   připravena   na   pozadí projektu MATISSE (http://www.matisseproject.net) a  vycházela  ze  dvou  na  sobě  nezávislých  modelů  tj. modelu ASTRA (Assessment of Transport Strategies)  a  modelu  přechodu  k vodíku  a  jeho  uplatnění  v dopravě.  Oba modely podporují   názor,   že   jak   distribuce,   tak   výroba   vodíku   v prostředí   německého   hospodářství   nepředstavují  hlavní  problém  z pohledu  zavádění  vodíkových  technologií  do dopravy, a to jak z ekonomického,  tak  technologického  pohledu. Celá   tato   zpráva   v podstatě   vychází   z předpokladu   integrované   výroby   vodíku   s výstavbou   obnovitelných  zdrojů  jako  základního  předpokladu  rozvoje  tohoto  sektoru  dopravy a ochrany životního   prostředí. V kontrastu s tím   Oswaldova   analytická   práce   poukazuje   na   skutečnost,   že  pokrytí  potřeby  vodíku  ve  Velké  Británii  by  znamenalo  v případě  větrných  parků  výstavbu   přibližně   150   000   nových   větrných   turbín,   kdy   jeden   zdroj   by   měl   mít   v průměru   výkon   3MW. Tento model by zároveň  vyžadoval  zábor  přibližně  37  900  km2 půdy  nebo  pobřeží.   V případě  solárních  zdrojů  by  se  jednalo  o  24  000  km2,  které  rovněž  představují  neúměrnou   sociálně   ekologickou   zátěž.   Z tohoto   důvodu   se   Oswaldův   tým   zaměřil   na   analýzu   rozvoje   vodíkového   hospodářství   z pohledu možného   propojení   s jadernou   energetikou   a   dospěl   k názoru,  že  tento  model  by  mohl  být  už  mnohem realističtější.  Důvodem  tohoto  konstatování   je   tvrzení,   že   k pokrytí   celkové   potřeby   vodíku   ve   Velké   Británii   by   stačilo   “pouhých“ 130 jaderných  zdrojů,  kde  každý  by  měl  instalovaný  výkon  okolo  1  200  MW. Analogicky,   se   můžeme   ptát,   jak   by   model   vodíkového   hospodářství   měl   vypadat v zemích   EU  popř.  v  ČR,  kde  úloha  obnovitelných  zdrojů  nedosáhne,  tak  významného  zastoupení,  aby   bylo  možné  uvažovat  o  zásadním  postavení  při  produkci  vodíku.  Východiskem  by,  tak  mohl   být  Oswaldův  centrální  model  integrace  výroby  vodíku  s nejnovějšími  technologiemi  jaderné   energetiky. V každém   případě   takto   postavené   porovnání   zpráv   dvou vědeckých   týmů   naznačuje,   jak   diametrálně  odlišné  názory  a  odpovědi  mohou  být  představeny  na  minimálně  podobnou,  když   ne  stejnou  problematiku.  Zároveň  tím  i  předjímáme  odpověď  na  otázku  existence  či  absence   proveditelného   společensko-ekonomického   modelu   rozvoje   vodíkového   hospodářství,   který   jak  se  zdá  se  vyznačuje  zásadními nedostatky a rozpory. Předpokladem  řešení  se  tak  zřejmě  stává  proveditelný  a  všeobecně  přijatelný  model  zavádění   nových   technologií,   který   by   se   měl   vyznačovat   hodnocením   v následujících   oblastech:   Makroekonomie,   Mikroekonomie,   Sociálně-Společenské   Aspekty,   Technologický   Rozvoj   a   Pokrok. Mezi  klíčové  ukazatele  a  parametry  každé  oblasti  pak  patří  zejména:  Makroekonomie: růst HDP a  zaměstnanosti  související  se  zaváděním nových  technologií,   fiskální  přínosy  a náklady  tzn.  růst/pokles  daňových  příjmů,  náklady  na  podporu  v podobě   přímých  investic  nebo  administrativních  a  daňových  úlev. Růst/pokles  exportní  výkonnosti   země  a  podíl  růstu investic na  HDP  včetně  přílivu zahraničních  investic.      

Stránka  10 z 24

 Mikroekonomie: posilování postavení   a   renomé   podnikatelských   subjektů   na   trhu,   růst   výkonnosti,   produktivity   a   konkurenceschopnosti,   nové   podnikatelské   příležitosti,   růst   obratu  a  ziskovosti  společností  v oboru.  Sociálně  společenské aspekty: ochrana  životního  prostředí   a  zdraví,  zvýšená  bezpečnost   dopravy   a   energetiky,   růst   poměru   cena   výkon   u   vodíkových   technologií   doprovázená   vyšší  užitnou  hodnotou  a  uživatelským  komfortem.  Sociálně-společenské  aspekty  jsou  tak   zároveň  i  předpokladem  celospolečenských  přínosů  a  všeobecné  akceptovatelnosti  nových   technologií.  Technologické   aspekty   a   přínosy: Vyústěním   zavádění   nových   technologií   by   měl   být   zejména   rozvoj   nových   oborů, již   zmíněná   konkurenceschopnost   a   technologický   náskok   před   konkurencí.   Nedílnou   součástí   této   oblasti   je   i   růst   vzdělanosti   v oboru   a   růst   mezioborových  znalostí. Sociálně-společenské  Aspekty Ochrana  životního  prostředí  a  zdraví Bezpečnost  dopravy  a  energetiky Poměr  cena  /  výkon Užitná  hodnota a komfort

Makroekonomie Růst  HDP a  zaměstnanosti Fiskální,  daňové  výnosy / náklady Exportní  výkonnost země Podíl  investic  na  HDP Technologický  Rozvoj  a  Pokrok Technologický  náskok   Rozvoj  nových  technologií  a  oborů Rozvoj  vzdělanosti,  školství  a   mezioborových  znalostí

Mikroekonomie Růst  výnosů  a  ziskovost Výkonnost, produktivita, konkurenceschopnost Postavení  a  renomé  subjektu  na  trhu Nové  podnikatelské  příležitosti Poznámka:   Ucelený   národohospodářský   model by   měl   být   založen   na   interakci agregovaných   ukazatelů   jednotlivých   oblastí   modelu   a   hodnotovém   přepočtu   do   národohospodářských   přínosů   a   ztrát.   Klíčový   je   propočet   čistých   národohospodářských   přínosů  očištěný  od  příslušných  nákladů  a  úbytků  na  straně  končících  oborů  a  technologií.     Z národohospodářského   pohledu   a   tvorby   sociálně   ekonomického   modelu   vodíkového   hospodářství   je   však   i   nadále   důležitá   odpověď   na   otázku   z úvodní   části   této   kapitoly   tzn., jaké   jsou   ekonomické   přínosy vodíkového   hospodářství.   Předpokládejme,   že   Kölerova   hypotéza   o   hospodářských   přínosech   je   správná   a   nastartování   vodíku   jako   energetického   vektoru v dopravě   by   přineslo   v modelovém   provedení   německého   hospodářství   0,5%   roční   růst  HDP,  0,3%  růst  zaměstnanosti  a nárůst  investic  o  2,4%  v německém  hospodářství.   V případě, že   bychom   tento   model rozšířili   o   sektor   energetiky   doplněný   např. o rozvoj jaderné   energetiky, pak by se národohospodářské   efekty   ve   výše   uvedených   parametrech zřejmě   několikanásobně   zvýšili. Tomuto   účelu   by   mohla   velmi   dobře   posloužit   i   metodika,   kterou   používá   Oxford   Economics   ve studii Ekonomické   dopady   LIFE   (The Economic Impact of LIFE) z listopadu, 2012 a Ekonomické   přínosy   plynoucí   ze   zvýšené   kapacity   dodávek  jaderné  energie ve VB (The economic benefit of improving the UK’s nuclear supply chain capabilities) z března  2013. Vzhledem   ke   skutečnosti,   že   struktura   německého   hospodářství   není   až   tak   zásadně   odlišná   od české   ekonomiky,   tak   by   tento   závěr   mohl   posloužit   i   jako   východisko   pro   zpracování   českého  modelu  budování  vodíkového  hospodářství  i  když  v kombinaci s jinými  předpoklady. Mezi   základní   východiska   pak   patří   propojení   vodíkového   hospodářství   s jadernou energetikou   a   dosažení   ještě   větších   multiplikačních   efektů.   Samozřejmě,   že   v tomto modelovém   případě   počítáme,   že   rozvoj   vodíkových   technologií   se   stane   celosvětovým   trendem. Stránka  11 z 24

Pro  zavedení   vodíkových  technologií  ať   již  v oblasti  stacionárních  zdrojů   nebo  v dopravě  je   stěžejní   jejich   pořizovací   cena a   koncová   zákaznická   cena   vodíku   jako   paliva.   V   případě   vodíkových  technologií  je  nejzávažnějším  problémem  jejich  cena  v porovnání  s konvenčními   technologiemi  např.  plynových  kotlů popř. tepelných  čerpadel  a  v dopravě  pak  s  klasickými   vznětovými  a  zážehovými motory. Srovnání   dnešních   pořizovacích   cen   vodíkových   technologií   s klasickými   technologiemi   a   motory   dopadá   v neprospěch   vodíku   a   to   v řádu   od   desítek   procent   až   po   několikanásobné   rozdíly. Základem   odpovídajících   komparací   může   být   např.   i   dnešní   cenová   úroveň   nejnovějších kombinovaných   zdrojů, kde vedle   středně   velkých   kogeneračních   technologií   budou  na  významu  získávat  i  malé  kogenerační  zdroje. Pro  rozvoj  této  oblasti  jsou   klíčové investiční  náklady  v přepočtu  na  jednotku  instalovaného   výkonu,   které   s poklesem   pořizovaného   výkonu   významně rostou. Pořizovací   cena   kogeneračního zdroje s výkonem   na   úrovni   500   kWe   se   pohybuje   okolo   750   eur/kWe   jmenovitého  elektrického  výkonu, u zdroje 50  kWe  jde  o  náklad  1  200   eur/kWe  a u malých   jednotek s výkonem  okolo  5  kWe  se  už  pohybujeme  nad  hranicí  3  000  euro/1  kWe. Cena za instalovaný   kW   může   být   u nejmenších   jednotek   ještě   podstatně   vyšší.   Takto postavené   investiční náklady  neúměrně  prodlužují  délku  návratnosti,  která  významně  komplikuje jejich rozšíření  [28]. Vzhledem k tomu,  že  cenové  rozdíly  jsou  tak značné,  bude rozjezd  palivových  článků  záviset   na   finanční   podpoře a stimulech,   kterých   se   jim   dostane při   rozjezdu   a   uvedení   na   trh. Základem   analytických   úvah   může   být   i   Köhlerovo   doporučení   finanční   podpory   pro   následující  oblasti  [32]:  Osvobození  dopravních  prostředků  (zejména  osobních  automobilů)  na  vodík  od  DPH.  Tato   podpora  by  měla  být  poskytována  jen  do  určitého  počtu  prodaných  aut.  Přímá  investiční  popř.  daňová  podpora  provázející  výstavbu  vodíkových  stanic.  Osvobození   vodíku   od   DPH   a   spotřebních   daní   až   po   dosažení   požadované   vstupní   penetrace  vodíkových  technologií  v dopravě  a  energetice.         V případě,   že   by v dlouhodobém   horizontu   došlo   k podpoře   vodíkových   technologií   a   to   minimálně  na  úrovni  dvou  globálních  hospodářských  center  např.  ve  Spojených  státech  a  EU,   tak   bude   nutné   identifikovat   přínosy   a   faktory,   které   tento   sektor   nabízí   jak   národním   ekonomikám,  tak  i v obchodní  strategii  korporací  a  dalších  podnikatelských  subjektů. V tomto směru  budou  skutečně  klíčové  impulsy  do  podnikatelského  prostředí,  s kterými  by  se  dokázali   ztotožnit  významní  zástupci  energetického a dopravního  průmyslu. Souběžně   s tím   zejména   pokud   by   se   do podpory   vodíkových   technologií   zapojil   stát   popř.   unijní   podpora,   tak   bude   nutné   průběžně   sledovat   návratnost   jednotlivých   podporovaných   technologií  a  dopady  do  státního  rozpočtu.  Z pohledu  státní  podpory  a  návratnosti  investic  je účelné   sledovat několik   významných   ukazatelů,   které   však   vyžadují   poměrně   rozsáhlé,   vzájemně  provázané  a  komplikované  propočty.   Mezi zásadní  ukazatele  pro  výpočet  ekonomiky  vodíkových  technologií  a  palivových  článků   patří:    Pořizovací  a  provozní  náklady  zařízení.    Cena  příslušných  paliv  a  energií.  Náklady  na  vývoj  a  rozvoj  příslušné  technologie  vč.  časového  hlediska  Účinnost  vodíkových  technologií  v porovnání  s dalšími  alternativními  technologiemi  Státní  podpora  a  daňová  politika  Metodika  výpočtu  návratnosti   Návratnost  investic  z pohledu  investora  a  provozovatele  zdroje  je  možné  sledovat  na základě   následujících parametrů:  Míra  návratnosti  ROI (Return of Investment)  Doba  návratnosti  PP  (Payback  Period) Stránka  12 z 24

Vnitřní  míra  návratnosti  IRR  (Internal  Rate  of  Return) Čistá  současná  hodnota  NPV (Net Present Value) Pro   výpočet   návratnosti   ROI   (Return   of   Investment)   můžeme   zvolit   celou   řadu   metod:   1.   Metodu   čisté   současné   hodnoty   (NPV   Net   Present   Value),   která   vyjadřuje   přírůstek   zdrojů   nebo   2.   Metodu   vnitřního   výnosového   procenta   (IRR   Internal Rate   of   Return),   která   představuje  vnitřní  výnosové  procento  tj.  výnosnost  projektu  za  celé  hodnocené  období.  Dnes   je   zřejmě   nejužívanější   metoda   diskontovaného   toku   peněžní   hotovosti   tzv.   Net   Cash   Flow,   uvedená  výše,  která  je  přizpůsobena  výpočtovým  schématům  pro  oblast  energetiky.   Na   základě   výše   uvedené   poznámky   je   vhodné   zdůraznit,   že   princip   stanovení   NPV   je   snižování   (diskontování)   hodnoty   toků   peněžních   hotovosti   o   úrokovou   míru   tzn.   časovou   hledisko  hodnoty  peněz.  Z tohoto  důvodu  je  více  realistická  než  „Net  Cash  Flow  nebo  prosté   Cash  Flow”  protože  dlouhodobé  projekty  jsou  diskontovány  více  než  krátkodobé.    

Výpočet  NPV  je  založen  na  následujícím  vzorci:   kde DCF  jsou  diskontované  peněžní  toky  v jednotlivých  letech, t  představuje  dobu  životnosti  projektu CF  peněžní  tok  roku  t   r  diskontní  sazba Diskontní   sazba   zohledňuje,   alternativní   možnosti   investic   v daném   oboru   tzn.,   v našem   případě   by   se   jednalo   o   energetiku   nebo   dopravu   při   započítání   všech   souvisejících   rizik. Z čistě  finančního  pohledu  abstrakce  od  časového  hlediska  vývoje  hodnoty  peněz představuje   kritický   parametr   a   to   jak   z pohledu   alternativních   investičních   příležitostí   v oboru,   tak   při   vlastním  zhodnocování  peněžních  prostředků. V rámci   finančních   analýz a   modelových   výpočtů   je   však   nutné   zdůraznit,   jak   již   bylo uvedeno  výše,  že  finanční  agregované  ukazatele  bez  zřetele  na  další  faktory  jako  jsou  rizika,   subjektivní  preference,  společenské  přínosy  a  náklady  atd.  nemohou  být  jediným  a  konečným   kritériem  investičních  rozhodnutí.   Důležitým  faktorem  uplatnění  vodíku  jako  energetického  vektoru  bude zejména  jeho  výrobní   a  prodejní  cena  v porovnání  s alternativními  druhy  paliv  a  energií.  Pokud  chceme  vidět  reálné   vyhlídky   vodíkových   technologií   z ekonomického   hlediska,   pak   je   nutné   analyzovat   nejen   technické   parametry   jednotlivých   vodíkových   technologií,   jejich   účinnosti,   ale   zároveň   i   porovnávat   výši   cen   jednotlivých   druhů   paliv.   Na   základě   této   analýzy   je   pak   možné   činit   obecné  závěry.   Vzhledem   ke   skutečnosti, že   rozvoj   vodíkových   technologií   je   otázkou   minimálně   příští   dekády,  ale  spíše  dalších  desetiletí,  tak  při  výpočtu  jejich  efektivity  bude  nutné  prognózovat   vývoj   ceny   paliv   a   energetických   komodit.   Významný   bude   zejména   vývoj   cen   energií,   nejdůležitějších paliv,   jejich   dostupnost   a   náklady   na   těžbu.   Prognózování   cenového   vývoje   paliv,  příslušných  materiálů  a  technologií  je  věštění  z křišťálové  koule.  Nicméně,  i  tak  může   mít   svůj   nesporný   význam   a   to   zejména   při   posuzování   budoucnosti   vybraných   vodíkových   technologií a jejich podpory. Efektivní   způsoby   a   technologie výroby   vodíku   jsou pro   další   vývoj   tohoto   odvětví   naprosto   stěžejní,   tak   jak   bylo   uvedeno   v porovnání   různých  modelových  přístupů  a  řešení.   Hledání  a   analýza  ambiciózních,  ale  zároveň  proveditelných   modelů   výroby   vodíku   se   tak   stává   stěžejním   úkolem  a  zadáním. Náklady  výroby  ceny  vodíku  [1] Stránka  13 z 24

K zajištění   procesu   štěpení   vody   na   vodík   a   kyslík   tzn. k elektrolýze je   nutná   zejména   elektrická   energie.   V současnosti   se   tímto   způsobem   vyrábí   okolo   5   %   celkové   světové   produkce   vodíku.   Účinnost   elektrolýzy   vody   je, jak již   bylo   vysvětleno   na   úrovni   50   %.   Z ekonomického  pohledu  je  základním  problémem  i  vysoká  cena  elektrické  energie,  a  proto  je   účelné  využívat  zdroje,  které  se  vyznačují  nestabilním  výkonem  nebo  dlouhodobými  přetoky   výkonů.   Zároveň  je  však  nutné  zdůraznit,  že  elektrolýza  je  zdrojem  vysoce  čistého  vodíku.  Konvenční   elektrolýza  je  tak  vhodná  pro  země  a  producenty,  kteří   disponují  přebytky   levné  elektřiny   a   dostatkem   vody.   Celková   účinnosti   výroby   vodíku   elektrolýzou   je   daná zejména   efektivitou   výroby  elektrické  energie,  která  se  u  stávajících  zdrojů  v průměru  pohybuje  od  30–40 % (viz. Kapitola  2:  Tabulky:  Účinností  zdrojů).  Celková  účinnost  elektrolýzy  se  pohybuje od 25–35 % [1]. Náklady  výroby  1  m3 H2 z hlediska spotřebované  elektrické  energie  jsou  v současnosti  zhruba   5,2   kWh,   tzn.   přibližně   57   kWh/kg.   Graf   obrázku:   Náklady   výroby   ceny   vodíku   [1] představuje   orientační   podíl   investičních   a   provozních   nákladů   na   výrobní   ceně   vodíku [1]. Z pohledu    využitelné  energie  je  vodík přibližně  asi  3  x  hodnotnější  než  dnes  využívaná  ropná   paliva viz. Tabulka: Porovnání  hustoty  energie  podle  paliva  a  typu  sekundárních  článků [11]. Obecně  je  možné  konstatovat,  že  se  dnešní  výrobní  náklady  vodíku pohybují  na úrovni  zhruba   100   Kč/kg.   Ve   střednědobém   výhledu   se   náklady   na   výrobu   vodíku   v dnešních   cenách   odhadují   v GT-MHR na 2,03 USD/kg H2 a v AGR 2,37 USD/kg H2 [29]. Bez ohledu na energetické  vlastnosti  vodíku  bude  pro  jeho  zavedení,  jak  už  bylo  několikrát  uvedeno  klíčová   ekonomika provozu. Z tohoto  důvodu  je  důležité  tuto  otázku  analyzovat  podrobněji  a  vyvodit   potřebné  závěry.     Stávající   cenu   vodíku   můžeme   ilustrovat   následujícím   způsobem:   Prodejní   cena   vodíku   se   dnes v Německu  pohybuje  okolo  8  eur/kg  (210,00  Kč/kg).  Pokud  budeme  např.  vycházet  ze   spotřeby   automobilu   BMW   Hydrogen   7,   která   je   3,6   kg/100km,   pak   za   tuto   vzdálenost   zaplatíme  zhruba  756,00  Kč.    U  podobného  modelu  BMW  735i/740i  se  zážehovým  motorem   je  spotřeba  13  l/100  km,  tzn.  náklady  se  pohybují,  na  úrovni  465,00  Kč.  V porovnání  s BMW je   spotřeba   již   zmíněného   vozidla   na   palivové   články   Honda   FX   Clarity   0,9   kg/100   km   viz   následující porovnání: Porovnání  pohonů  vozidla  Honda  Accord  2.0  i-VTEC a i-DTEC: Vozidlo

Výkon

Spotřeba  na  100km

Cena PHM

Honda FX Clarity Honda Accord 2.0 i-VTEC Honda Accord 2.0 i-DTEC

100 kW 115 kW 110 kW

0,9 kg/100 km 6,9 l/100km 6,1 l/100km

Vodík:  210,00  Kč/kg Benzín:35,8  Kč/l Nafta:36,20  Kč/l

Cena jízdy  na   100km 189,00  Kč   247,02  Kč 220,82  Kč

Z pohledu   úspor   je   tento   pohon   rozhodně   zajímavější,   i   když   asi   ne   zcela   rozhodující   pro   nástup   jako   paliva v oblasti dopravy.   Nicméně   některé   prognózy   mluví   o   tom,   že   konečná   spotřebitelská   cena   vodíku   by   se   mohla   pohybovat   v   příštích   desetiletích   na   úrovni   4   eur/kg[26]. Tento cenový   trend   by   tak   dostal   cenu   pohonu   dnešních   vodíkových   aut   na   polovinu.   Na   druhé   straně   asi jen   málokdo   pochybuje   o   cenovém   vývoji   ropných   produktů   zejména  pak  benzínu  a  nafty.               S podobnou logikou pak   můžeme   pracovat i v oblasti civilního a vojenského leteckého průmyslu,   pro   které   je   cena   a   dostupnost   paliva   naprosto   rozhodující   záležitostí.   V rámci   různých  srovnávacích  modelů,  můžeme  dospět  k  závěru,  že  je  kg  vodíku  srovnatelný  s cenou ropných  derivátů,  která  odpovídá  přibližně  27,00  Kč/l  benzínu  a  30,00  Kč/l  nafty.   Modelová   podpora   a   proveditelné   nastartování   vodíkových   technologií   by   mělo   počítat   s kombinovanou   výrobou   vodíku   založenou   na   různých   technologiích   tzn.   včetně   využití   fosilních  paliv,  aby  bylo  možné  zajistit  vodík  v dostatečném  množství  a bez vazby na jeden konkrétní   typ   energetického   zdroje.   Zároveň   s tím   je   nutné   počítat   s časově   omezenou   Stránka  14 z 24

podporou   vodíkových   technologií   a   vodíku   jako   paliva,   pokud   se   má   prosadit   v konkurenci jiných  alternativních  paliv.   Následně  po  dosažení  požadované  tržní  penetrace  by  mělo  být  schůdné  zvýhodnění  vodíku  a   vodíkových   technologií   odstranit. Součástí   takto   koncipovaného   národohospodářského   a   obchodního  modelu,  pak  musí  být  výpočet  výpadků  státního  rozpočtu  a  přínosů,  které  sebou   náběh  nových  technologií  ponese.  Stejně,  tak  ale  musí  realistický  národohospodářský  model   počítat,   jakou   měrou   zasáhne   rozvoj   vodíkových   technologií   v pozitivním,   ale   i   negativním   směru  do  jiných  souvisejících  oborů  a  sektorů  vč.  např.  petrochemického   a  automobilového   průmyslu. Nicméně   dlouhodobý výhled   cen   ropných   paliv   a   tvrzení,   že   ropa   potřebuje   mít   ve   střednědobém   a   dlouhodobém   výhledu alternativu   je   možné   podpořit.   Otázkou,   ale   i   nadále   zůstává,   zda   hlavním   konkurentem   ropy   v sektoru   energetiky   a   dopravy   má   šanci   státá   se   vodík  nebo  spíše  jiná  paliva  a  řešení  jako  je  zemní  plyn  nebo  technologie  elektromobilů.  Mezi další kritické  požadavky  rozvoje  vodíkových  technologií  patří  vedle pořizovací  ceny  a  např. životnosti i kvalitativní  aspekty  jako  je  standardizace,  definice  přidané  hodnoty  pro  uživatele   atd., kterým se  alespoň  prozatím  věnuje  méně  pozornosti.         Ekonomická   analýza   vodíkových   technologií   musí   i   nadále   pracovat   s výhledy   stěžejních   vodíkových   zařízení   a   řešení,   kde   se   v obecné   rovině   počítá   s poklesem   pořizovacích   cen o řádově  desítky  procent. Tuto  představu  je  možné  ilustrovat  na  odhadech předních  společností   v oboru,  které  předpokládají  pokles  nákladů  z dnešních  10 tisíc  EURO/kWh  na  zhruba  1  tisíc EURO/kWh v příštích   5–6   letech   u   zařízení   na   výrobu   vodíku   z přebytečné   energie   obnovitelných  zdrojů tzn.  elektrolyzérů [4]. Dalším  problémem  zavádění  mikrokogeneračních / KVET jednotek k vytápění  a  elektrifikaci   rodinných  a  bytových  domů  jsou  nízké  výkupní  ceny  elektrické  energie. Tato problematika je dnes značně   ovlivněna   diskusí   na   téma   podpory   OZE   a   deformovaných   cen   energií,   ale   v případě,   že   se   nenajde   řešení   pro   oblast   centrálního   vytápění,   tak   bude   nepochybně   na   pořadu  dne  jako  součást  možných  řešení  lokálního  vytápění  a  ochrany  životního  prostředí.   Všeobecně  se  předpokládá,  že  do  oblasti  mikrokogenerace  zasánou  vedle  palivových  článků  i   technologie   mikroturbín a Stirlingova motoru. Nicméně,   i   zde   bude   chování   zákazníků   významně   ovlivněno   ekonomickými   a   technologickými   parametry   jednotlivých   technologií,   kam patří  zejména  pořizovací  cena  zařízení,  cena  využívaných  paliv,  životnost,  účinnost  atd.   Tak   jak   bylo   zmíněno   v druhé   kapitole,   tak   zásadní   význam   pro   ekonomiku   vodíkového   hospodářství  bude  mít  způsob  výroby  vodíku  a  jeho  účinnost,  která  se  při  použití  elektrolýzy   může  pohybovat  na  úrovni  50%.  Účinnost  elektrolýzy   sice  zaostává  za  parním  reformingem   plynu,   který   dosahuje   účinností   okolo   80%   [30].,   ale   i   tak   může   představovat   vhodnou   alternativu k přebytkovým  energetickým  zdrojům.   Podle  některých  studií  by  trh s palivovými  články  měl  dosáhnout  objemu  1,22  miliardy  USD   do roku 2014 [17]. Navzdory   tomu,   že   se   i   nadále   nebude   jednat   finančně   velkým   objem   prostředků,   tak   je   nutné   si   uvědomit,   že   toto   odvětví   pořád   stojí   na   startovní   čáře   a   prvním   inovativním  průkopníkům  se  otevírá  široký  obchodní  potenciál.  Z tohoto  pohledu  si  palivové   články  a  vodíkové  technologie  zaslouží  značnou  pozornost,  protože  se  může  v střednědobém   a  dlouhodobém  výhledu  jednat  o  průlom  do  oblasti  paliv  a  souvisejících  technologií.     Vhodným přístupem   pro   odhad   a   modelování   vodíkového   hospodářství   je   behaviorální   ekonomika   a   to   zejména   díky   důrazu   na   investice   do   energetické   efektivnosti   a   podpoře environmentálního   jednání   a   aspektů  rozvoje  hospodářství.   Pokud  se  však  pokusíme  zasadit   vodíkové  hospodářství  do  širšího  kontextu  behaviorální  teorie,  tak  snadno  nalezneme  jak  silné   podněty  k rozvoji  vodíkových  technologií,  tak,  ale  i  vážné  překážky. Základním  ekonomickým,  ale  i  technickým  problémem,  kterým  je  nutné  se  v rámci  zavádění   nových  oborů zabývat  je  matematicko-logický  model  a  jeho  omezení  současně  s  dostupností   věrohodných   dat   v komplexním   informačním   schématu.   Efektivní   vyhodnocování   Stránka  15 z 24

ekonomického  modelu  zároveň  naráží  i  na  problém  přiřazování  váhy  tj.  významu  jednotlivým   proměnným. Na   základě   výše   uvedených   tezí,   která   jsou   blízká   behaviorálnímu   přístupu   a   ekonomii je v procesu  volby  nutné  provádět  zobecnění  a  zjednodušení. Důvody   tohoto   přístupu   jsou   zřejmé,   každý   aktér   provádí   volbu   na   základě kombinace “racionálních   úvah“   pokud   je   tak   můžeme   nazvat   a   psychologických   preferencí.   Tento   předpoklad  platí  jak  v rámci  chování  jednotlivce,  korporace,  tak  i  vlády  a  národní  popř.  unijní   politiky. Pokud   přistoupíme   ke   generalizaci tj.   heuristice   jako   způsobu   řešení   vícedimenzionálního   komplexního problému,   tak   nás   budou   zajímat   parametry,   které jsou rozhodující  z politického,  ekonomického,  společenského  a  sociálního  pohledu. V principu   se   ptáme: “Co jsou hnací   síly   nového   odvětví,   oboru   popř.   nastupující   technologie?“. Předpokládejme,  že  dále  uvedený   orientační   výčet   parametrů  je  subjektivním   pohledem   na   věc,   který   by   bylo   možné   zpřesnit   výzkumem   odpovídajícího   vzorku   obyvatelstva a   to   jak   mezi   odbornou,   tak   neodbornou   veřejností. Mezi   klíčové   parametry   můžeme  tak zařadit: Behaviorální   přístup   můžeme kritizovat z pohledu   chybějící   racionality,   která   není   zřejmě   zcela   přesná,   ale   další   východiska,   jako   je   vliv   psychologie a   subjektivních   pohledů, podléhání   externím   vlivům,   jsou   téměř   nevyvratitelná. Důležitá   je   i   skutečnost,   že   nejen   vnitřní   parametry   porovnávaného   oboru,   technologie   se   s časem   mění,   ale   mění   se   i   jejich   okolí   a   alternativy   včetně   aktéra,   který   se   prakticky   každou   sekundu   vyvíjí   a   stává   se   tak   novým  subjektem. Otázkou   je,   zda   za   dané   situace   můžeme   věrohodně   ocenit   předkládanou   investici. Za předpokladu,  že  se  budeme  pohybovat  ve  vícerozměrném/parametrickém  prostředí  popsaném   výše,  tak  zřejmě  nikoli  nebo  jen  velmi  obtížně  s vysokou  mírou  odstupu  od  reality.  Přiblížit   racionálnímu   odhadu   bychom   se   snad   mohli   pomocí   vícedimenzionálního   národohospodářského  modelu  a  využitím  hyperbolického  diskontování. Výhodou   hyperbolického   diskontování   je   skutečnost,   že   může   velmi   dobře   vysvětlit   ohromnou setrvačnost   některých   oborů   a   odvětví např.   v energetice   a   dopravě   navzdory technologickým   a   ekonomickým   problémům.   Hyperbolické   diskontování   popisuje   počáteční   rychlý  pokles  hodnoty  v krátkých  po  sobě  jdoucích  intervalech.  S nárůstem  času pak dochází   k zvolnění  poklesu hodnoty. Heuristika   podobností   je   sice   v mnoha   ohledech   lákavá,   protože   nabízí   různé   pohledy   na   stejné   parametry   díky   optice   vnímání,   ale   závažným   způsobem   komplikuje   objektivitu metody komparací  a  generalizace  mezi  obory  a  technologiemi. Představy   rozvoje   vodíkového   hospodářství   můžou   velmi   dobře   zapadnout   i do   moderních   koncepcí  rozvoje  energetiky  včetně  problematiky  posilování  distribučních  a  přenosových  sítí.   Stávající   a   podporované   trendy   v energetice   počítají   s masovou   výstavbou   obnovitelných   zdrojů,   které   se   vyznačují   značnou   nestabilitou   výroby   elektřiny   včetně   dopadů   do kvality dodávek.   Stejně  tak  i  země,  které  sázejí  na  podporu  a  výstavbu  jaderné  energetiky,  musí  za  dané  situace   počítat,   že   mohou   dlouhodobě   zápasit   s přebytečnou   kapacitou. Z tohoto   důvodu   lokální   výroba  a  skladování  vodíku  může  představovat  efektivní řešení  krátkodobých  i  dlouhodobých   přebytků  vyrobené  elektřiny  včetně  optimalizace  investic  do  síťové  infrastruktury.   Aktuální   vývoj   cen   elektřiny   ukazuje,   že   cenový   tlak   se   nebude   projevovat   jenom   v silové   složce   elektrické   energie,   ale   zejména   v regulovaných   nákladech   na   posilování   a   výstavbu   distribučních   a   přenosových   sítí.   Lokální   produkci   vodíku   je   možné   následně   integrovat   s dopravní   infrastrukturou jako formou akumulace energie a   zároveň   s variantou opětovné výroby elektřiny v příslušném  stacionárním vodíkovém  zdroji.   Jak   již   bylo   uvedeno,   v předchozích   částech   práce, výroba   vodíku   a   vodíkové   technologie nebudou  zřejmě  a  výhradně  spojeny  s jedním  typem  zdrojů  a  budou  spíše  představovat  jejich   vhodnou kombinaci s postupným   náběhem   všech   výhod a   odstraňování   nedostatků.   Do   této   Stránka  16 z 24

oblasti   patří   i   nedostatečné   zázemí   a   infrastrukturu   vodíkových   stanic,   která   v kombinaci s doposud relativně   drahým   vodíkem   prakticky   znemožňuje   další   rozvoj   tohoto   odvětví.   I   když  je  konečné  řešení  této  otázky  pořád  v nedohlednu,  nabízí  se  hned  několik  variant  řešení   přepravy  a  skladování  vodíku.     Koncepce  výstavby  samostatných  energetických  systémů  (SAPS:  Stan  Alone  Power  Systems)   počítá   i   s integrací   bateriových   sestav   s potřebnou   kapacitou.   Nicméně využití   baterií/sekundárních   článků   k   dlouhodobějšímu   zálohování   a   regulaci   větších   zdrojů   integrovaných  do  distribuční  soustavy  je  neefektivní,  a  tak  se  nabízí  již  zmíněná  akumulace s využitím  elektrolýzy  vody.     Bez   ohledu   zda   budeme   zvažovat   variantu   akumulace   elektrické   energie   pomocí   sestav   sekundárních   článků   nebo s využitím   elektrolýzy   vody,   tak   je   nutné   zvažovat   účinnost   jednotlivých   technologií,   příslušné   ztráty, investiční   a   provozní   náklady.   Dostupné   technologie   baterií/sekundárních   článků   jsou   zatíženy   15 – 20 % ztrátami   tzn.,   že   nejlepší   účinnost  akumulace  se  pohybuje  na  úrovni  85%. Dalším   problémem   jsou   investiční   náklady.   Zdroj  o  nominálním   výkonu   10  kW  bude  nutné   vybavit akumulační sestavou   o   kapacitě   250 kWh[1]. V porovnání   s tím,   ale   i   varianta   akumulace založená   na   elektrolyzéru   s příslušným   vodíkovým   zařízením   tj.   spalovacím   motorem,  turbínou  nebo  palivovými  články  je  zatížená  nemalými  investičními  náklady.   Současná investiční  rozhodnutí  o  systémech  akumulace  budou  muset  vycházet  z investičních   a provozních nákladů   různých   variant   a jejich komparace s porovnatelnými   náklady   na   posilování   sítí.   Investice   tohoto   druhu   k malým   rodinným   zdrojům   nebudou   v blízké   budoucnosti   příliš   efektivní,   i   když   vývoj, který   by   mohl   být   podpořen psychologickými faktory založenými   na   ochraně   životního   prostředí,   zdraví   a   komfortu   souvisejícím   s vyšší   užitnou   hodnotou   může změnit   budoucí   preference   zejména   finančně   silných   investorů   za   předpokladu,  že  se  tento  směr  rozvoje  opírat  i  o  státní  podporu. V každém  případě bude muset budoucnost  vodíkových  technologií  stavět  na globální  podpoře   a   záměru   uplatnění   vodíkových   pohonů   v dopravě a   stacionárních   zdrojů   energetice,   která   bude  přicházet   jak  ze  strany  národních  vlád,  tak   podnikatelských  subjektů.  Tento   vývoj   pak   bude   minimálně   provázet   monitorování vývoje cen   příslušných   fosilních   paliv   a   energií s výpočtem  vlivu  na  ekonomickou  efektivitu  vodíkových  technologií.

ZÁVĚR  K PROBLEMATICE  VODÍKOVÉHO HOSPODÁŘSTVÍ. Po   předložené   analýze   v předchozích   dvou   kapitolách   je   možné   přistoupit k formulaci odpovědí   a   příslušných   závěrů   k předložené   hypotéze   a   s ní   souvisejících   otázek.   Pro   přehlednost   a   úplnost   formulace   odpovědí   a   závěrů   je   účelné   shrnout   v úvodu   předložený   předpoklad:     “Vodíkové   hospodářství   a   technologie   představují   nepochybně   velice   slibnou   oblast   pro   budoucí   rozvoj   nových   směrů   v energetice   a   dopravě.   Zároveň   však   bude   nutné   vynaložit  značné  finanční   náklady  na  jejich  vývoj   a  zavedení   přičemž  není   jasné,  jaká  bude   jejich  celková  výše“. V obecné  rovině  je  možné  s touto představou  nejen  souhlasit,  ale  zároveň  je  možné  doložit,  že   předkládané   modely   a   jejich   analýza   vykazují   značnou   rozporuplnost. Z toho   je   pak   možné   usuzovat,   že   je   v současnosti   velice   obtížné   nejen   stanovit,   ale   i   odhadnout   předpokládanou   výši  reálných  investic,  které  bude  nutné  vynaložit  na  vybudování  vodíkového  hospodářství.     S odpovědí   na  tuto   hypotézu   úzce  souvisí   otázka  z úvodu  práce:   “  Co  jsou  hlavní  překážky,   které  brání  nastartování  a  rozvoji  tohoto  odvětví  národního  hospodářství?“ a  “  Proč  nedošlo k naplnění   tohoto   záměru?“   Tento   dotaz   může   následně   rozšířit   i   o   otázku   kladenou   v ekonomické   části   textu: “Co jsou hnací   síly   nového   odvětví,   oboru   popř.   nastupující   Stránka  17 z 24

technologie?“   Na   takto   položené   otázky   v úvodu   a   průběhu   práce   na   tomto   příspěvku   je možné  po  předložení  předchozích  analýz  odpovědět. Hlavním   problémem   rozvoje   a   budování   vodíkového   hospodářství   je   neujasněnost   sociálněekonomického  modelu,  který  by  vycházel  z reálného  a  proveditelného  zadání.  Tomuto  cíly  by   měly   odpovídat   inženýrsko-ekonomické   modely   stojící   na   pevných   technologických   základech,   které   odrážejí   stávající   technickou   realitu   a   možnosti   jejího   rozvoje.   Pokud   v principu  neexistuje  realistický  hospodářský  model  rozvoje  vodíkového  hospodářství,  tak  je   nereálné   očekávat   věrohodnou   kvantifikaci   přínosů   vodíkových   technologií   do   ekonomiky,   sociálního  rozvoje  a  ochrany  životního  prostředí. Velkým   nedostatkem   se   tak   jednoznačně   stává   absence   jednotného   a   jasně   srozumitelného   ekonomického   modelu   vodíkového   hospodářství, který   by   zohledňoval   základní   technologické   a   ekonomické   požadavky   rozvoje   vodíkového   hospodářství   a   jeho   vazby   na   další  odvětví  národního  hospodářství  s důrazem  na  energetiku,  dopravu  a  elektrotechniku.   Přehnaný  důraz  na  vybrané  aspekty  jako  je  ochrana  životního  prostředí  bez  kvantifikace  např.   dopadů   do   ochrany   zdraví   s vizí   masivní   výstavby   obnovitelných   zdrojů   vede   k stanovení   nereálných   cílů   a   záměrů.   Přitom   rozpracování   vlivu   ochrany   životního   prostředí   na   zdraví   obyvatelstva a s tím   spojené   ekonomické   náklady   mohou   být   jedním   z hybných   momentů,   které   by   mohly   přispět   k zamyšlení   se   nad   skutečnou   cenou,   kterou   největší   znečišťovatelé   zaplatí  za  svoji  konkurenceschopnost. Tím  si  odpovídáme  i  na  část  otázky  týkající  se  hybných  sil  nového  oboru.  Těmito  silami  jsou   skutečně   ekonomika/konkurenceschopnost,   růst   životní   úrovně   obyvatelstva   a   s tím   i   související   kvalita   života,   prostředí   a   zdraví.   Současně   s tím   je   ale   nutné   i   zdůraznit,   že   ekonomické   subjekty   z principu   věci   hají   své   zájmy   nebo   zájmy   svých   voličů,   zaměstnavatelů,  akcionářů  a  zaměstnanců.   Z tohoto   důvodu   je   nutné   zdůraznit,   že   nerealisticky   optimistické   vize   rychlého   budování   obnovitelných  zdrojů  a  vytěsňování  fosilních  paliv  bez  ohledu  na  ekonomiku  nic  nevyřeší  a   naopak   vývoj   zakonzervují   v podobě,   jaké   ho   známe.   Technologie využití   vodíku a palivových   článků   mají nepochybně   reálnou   šanci   stát   se   důležitou   součástí   energetiky a dopravy nové  generace, ale pouze  za  předpokladu,  že  dojde  k  jejímu  skutečnému  nastartování v příštích   10   až 20 letech. V opačném   případě   je   reálné,   že   vodíkové   technologie   budou v mnoha   směrech   nahrazeny   jinými   progresivními   technologiemi   v oblasti energetiky a dopravy. Na  základě  výše  formulované  odpovědi  je  možné  minimálně  nastínit  alternativní  řešení,  která   by   mohla   vycházet   z kombinace   výroby   vodíku   parním   reformingem   plynu,   integrací   s obnovitelnými   zdroji   a   jadernou   energetikou.   Konkrétní   model   a   provedení   by   pak   mělo   vycházet   z místních   a   lokálních   specifik   dané   země   nebo   regionu   s ohledem na ekonomiku. Velmi   podobně   by   se   k danému   tématu   mělo   přistupovat   v otázkách   distribuce   a   přepravy   vodíku,  která  by  měla  být  otevřena  všem  modelům,  které  potvrdí  svou  životaschopnost.   Zároveň   s   tím   je   nutné   zdůraznit,   že   rozvoj   nových   technologií   a   oborů   se   zřejmě   neobejde   bez   vhodně   koncipované   státní   podpory,   která   by   však   měla   být   měřitelná   jak   na   straně   nákladů,   tak   ekonomických   přínosů.   V současnosti   je   na   místě   obava,   že   koncepce   měřitelnosti  státních  intervencí  a  podpory  v oblasti energetiky a dopravy v principu neexistuje ať  už  na  národní,  tak  mezinárodní  úrovni.   Stejně   tak   je   možné   podpořit   názory,   které   volají   po   vzniku   ucelené   a   všeobecně   přijímané   “Teorie   ekonomie   energetiky“, která   v podstatě   neexistuje a   postrádáme,   tak   všeobecně   přijatý   teoretický   základ   pro   koncepční   úvahy   v oblasti energetiky a dopravy. Jednotný   a   pokud   možno   srozumitelný   přístup   k otázkám   rozvoje   energetiky   a   dopravy   by   nepochybně   posílil  i  úlohu  národních  států  při  jednáních  na  mezinárodní  úrovni.     Za   zásadní   z národohospodářského   pohledu   je   možné   považovat vznik   a   rozvoj   uceleného   energeticko-palivového   komplexu, který   by   vedle   stávajících   technologií   propojil vodíkové   Stránka  18 z 24

hospodářství   s technologiemi jaderných a   obnovitelných zdrojů. Takto   postavená   koncepce   optimálního   využití   vyrobené   elektrické   energie   k výrobě   vodíku   a   stabilizaci   sítí může   mít   mnohem  větší  šanci  na  úspěch  než  propojení  vodíkového  hospodářství  s jedním,  dominantně. Zastoupeným  zdrojem.   Další   související   otázkou   je   zda   “Umožňuje   společenské   a   ekonomické   hodnocení   nových   oborů   parciální   přístup   nebo   z principu   vyžaduje   komplexní   makro   a   mikroekonomický   přístup?“   Na   tuto   otázku   si   po   výše   uvedeném   rozboru   můžeme   odpovědět,   že   investice   celospolečenského   významu   a   dopadu   do   ekonomiky   vyžadují   komplexní   makro,   ale   i   mikroekonomický   pohled, bez   kterého   je   velmi   obtížené   nastavit   odpovídající   přechodový   model nových  technologií. Přínosy  vodíkových  technologií,  zejména  pak  palivových  článků  jsou již  velmi  dlouho dobře   známy a byly uvedeny v předchozím   textu,   ale   i   tak   je   důležité   zdůraznit,   že i z podnikatelského   hlediska   má   smysl   analyzovat   diversifikaci   zdrojů   a   technologií. V této   problematice  jde  o  to  spíše  efektivně  stanovit  míru  diversifikace  a  cenu,  kterou  bude  nutné  za   ni zaplatit. Komerční   rozšíření   vodíkových   technologií   zahrnující   využití   palivových   článků   by   nepochybně  vedlo k diverzifikaci  zdrojů  a  technologií  včetně nových směrů rozvoje  budování   síťové   infrastruktury   v energetice   a   dopravě. Navzdory   výše   uvedeným   přínosům   nebyla technologie palivových  článků  a  jejich  význam  alespoň  prozatím  plně  doceněn  a  to  zejména   z následujících  důvodů: 1. Poměrně  vysoké  náklady  na  výzkum  a  rozvoj  vodíkových  technologií. 2. Současně  vysoké pořizovací  náklady  vodíkových  technologií  včetně  provozních nákladů. 3. Neexistující  infrastruktura  a  koncepce  výroby  a  transportu  vodíku,  jejíž  vybudování  bude   poměrně  investičně  náročné. 4. Neochota   energetických   a   automobilových   koncernů   opustit   zaběhlé   a   po   pravdě   řečeno   poměrně   dobře   fungující   technologie,   i   když   jejich   provoz   je   zřejmě   z dlouhodobé   perspektivy neudržitelný.   Přestože   výše   uvedené   překážky   jsou   velice   závažné,   tak   s postupem   doby   přicházejí   nové   trendy   a   technologie,   které   by   mohly   rozvoj   vodíkového   hospodářství   podpořit. Rozvoj scénáře,   který   by   podporoval   propojení   výroby   vodíku   s   jadernou   energetikou a obnovitelnými   zdroji,   je   tak   zcela   na   místě. Proto   je   překvapující,   že   Státní   energetická   koncepce (SEK) ČR  a  její  aktualizace  ze  srpna  2012  se  této  problematice  prakticky  nevěnuje. Úloha  vodíku  a  podpora  vodíkových technologií je v SEK zmiňována  pouze okrajově a jako doplňková   oblast.   Rozpracování   koncepce   rozvoje   jaderné   energetiky   a   její   propojení   s vodíkovým  hospodářstvím,  představuje  velmi  vhodný  model  rozvoje  jaderné  energetiky. Do budoucna musíme   počítat   s vývojem,   kdy   instalovaná   kapacita   jaderných   zdrojů   bude přebytečná a  možnosti  exportu  omezené.  Naznačený  vývoj  přebytku nabídky  nad  poptávkou   elektřiny   ať   již  krátkodobý  nebo  dlouhodobý   je   velice  reálný   a  proto   bude  nutné   ho  pečlivě   analyzovat. Výrobu vodíku  elektrolýzou  je  možné  kombinovat i s výrobou  ze  zemního  plynu,  která  dnes,   jak   bylo   uvedeno,   převládá.   Vedle   elektrárenských   společností tak   vodíkové   technologie   mohou   zaujmout   i   plynárenské   koncerny,   neboť   vedle   výroby   vodíku   ze   zemního   plynu   je   rozvoj  vybraných  palivových  článků  spojen se  zemním  plynem  jako  palivem. Jedním   z možných   řešení   problematiky   transportu   vodíku   je   využití   stávajících   sítí   plynárenských   společností   včetně   rozvodů   svítiplynu,   pokud   ještě   existují.   Je   zřejmé,   že   i   tento   krok   by   sebou   nesl   nemalé   investice,   ale   i tak   by   posílil   význam   distributorů   plynu   a   zaslouží  si  pozornost.  Konečné řešení  přepravy  a  distribuce  vodíku  ve  velkém,  pokud  k němu   kdy  dojde,  bude  však  nepochybně  kombinací  více  přepravních  cest  a  způsobů  uskladnění. Zájem   energetických   skupin stejně   tak automobilového   a   případně   leteckého   průmyslu   o   vodíkové   technologie   se   bude nepochybně   odvíjet   od   ekonomiky   jednotlivých   zařízení.   Stránka  19 z 24

Zásadní otázkou   je tak zejména   snižování   cen   vodíkových   technologií,   které   musí   provázet   nabídka   nových   a   cenově   dostupných   materiálů   a   to   v cenovém   porovnání   s klasickými   konvenčními   technologiemi. Nastíněný   rozvoj   bude vyžadovat   podporu   energetických   a   technologických   koncernů,   které by   mohly   podpořit   vládní   pobídky   na   vývoj   a   výzkum   za   předpokladu,  že  tržní  vývoj  bude  tomuto  trendu  nakloněn  zejména  pak  vývoj  vybraných  cen paliv  a  energií. Model komparace pořizovacích   a   provozních   nákladů   musí   zohledňovat   i vývoj   cen   alternativních   technologií a investic, včetně   vývoje cen vybraných paliv a   energií.   Mezi   rozhodující  komodity  palivového  a  energetického  mixu  patří zejména  ropa,  zemní  plyn,  uhlí,   jaderné  palivo a  energie  pokrývající  dodávky  elektřiny  a  tepla.   Z výše   uvedeného   konstatování   a   textu   tohoto   příspěvku   vyplývá,   že   nástup   vodíkových   technologií   bude   muset   vyhovět   široké   škále   požadavků.   Základní   předpoklady   rozvoje   vodíkové   energetiky   a   hospodářství   se budou   týkat   výroby,   technické   infrastruktury   sítí   (transportu a skladování),  bezpečnosti,  ochrany životního  prostředí a to v procesu  neustálého   zvyšování  technické  úrovně  a za předpokladu  ekonomické  efektivity pro  komerční  nasazení. Rozvoj   vodíkových   technologií   nebude   velmi   pravděpodobně   skokový,   ale   spíše   postupný.   Ideální   zřejmě   bude   vybrat   konkrétní   aplikace   vodíkových   technologií   s ohledem na jejich ekonomiku a pokusit  se  je  uvést  v život  a  komerční  nasazení.  Prvním  krokem  by  např.  mohlo   být  uplatnění  palivových  článků  v oblasti kogenerace a trigenerace s využitím  zemního  plynu.   Stejně   tak   první   pilotní   projekty   vodíkových   pohonů   v autobusové   dopravě   vypadají   velmi slibně.         V porovnání   se   stacionárními   zdroji   bude prosazení   vodíkových   pohonů   v oblasti   osobní   přepravy   a   leteckého   průmyslu   velmi   pravděpodobně   obtížnější   úkol,   který   sebou   ponese   celou   řadu   překážek.   Hlavní   problémy   souvisejí   zejména   s dotažením   výzkumu   a   vývoje   příslušných   technologií,   které   by   umožnili   nejen   udržet   aktuální   standardy   osobní   a   letecké   dopravy,  ale  pokud  možno  je  i  významně  překročit.   V každém  případě  jsou  tyto  otevřené  otázky  řešitelné, a jak je doloženo  výpočtem  v kapitole 3: Ekonomika vodíkových  a  alternativní  technologie  na  vozidle  Honda  FX  Clarity  může  být   už   dnes   provoz vodíkových   pohonů   velice   hospodárný.   Stejně   tak   existuje   celá   řada   argumentů  pro  zavedení  vodíku  jako  paliva  v letectví. Důležité  je  však  zdůraznit,  že  to  bude zřejmě  i  rychlost  zavádění  vodíkových technologií, s jakou najdou  široké  uplatnění.     Zásadní   otázkou   při   formulací   energetické   koncepce   a   podnikatelských aktivit jednotlivých   subjektů,   v oblasti energetiky a dopravy je   analýza   nových   technologií   a   jejich dopad na efektivitu   investic   ve   střednědobém   a   dlouhodobém   výhledu. Krátkodobý   pohled   bez   prognostických,  ale  zároveň  i  pragmatických úvah  a započítání  celospolečenských  přínosů  má   velmi  omezenou  vypovídací  schopnost. Současná  výroba  vodíku  ve  světě  se  pohybuje  objemově  okolo  50  mil.  tun  a  představuje,  tak   téměř   2%   celosvětové   spotřeby   energie.   Navzdory   původně   optimistickým   představám   o   úloze  a  budoucnosti  vodíkové  energetiky  je  to  poměrně  nízký  podíl.  Bez  ohledu  na  aktuální   stav   vodíkových   technologií   je   vysoce   pravděpodobné,   že   úloha   vodíku   poroste   a   bude   získávat  silnější  pozici.       Vodíková   energetika   a   technologie   bez   ohledu   na   stávající   stav by   měly být   zahrnuty do energetické   koncepce   země   a   podnikatelských   aktivit   zejména   finančně   silných   společností.   Důvodem   je   skutečnost,   že   bezpochyby   nabízí   vhodná   východiska   některých   problémů   moderní   energetiky   a   dopravy.   Zároveň   je   nutné   zdůraznit,   že   jednostranná   orientace   na   klasické/konvenční  technologie  se  může  ukázat  jako  krátkozraká  a  neprozíravá  bez ohledu na ekonomiku a jejich spolehlivost. Nové   technologie,   které   přicházejí   do   oblasti   energetiky   a   dopravy   ať   už   se   jedná   o   obnovitelné   zdroje,   jadernou   energetiku,   vodíkové   technologie,   plynárenství,   nové   síťové   koncepce   atd.   dřív   nebo   později   přejdou k masovému   nasazení.   Tento   vývoj   doprovázený   Stránka  20 z 24

pohybem   cen   fosilních   paliv   a   hlavních   energií   ovlivní   pak   návratnost   a   efektivitu   investic   s dlouhodobým   výhledem.   Pokud   tyto   trendy   nebudou   zohledněny   ve   vládní   politice   a   energetické   koncepci,   tak   je   obtížně   představitelné,   že   získají   podporu   podnikatelských   subjektů   a   soukromé   sféry.   Dopady   na   vývoj   energetiky,   celého   hospodářství   a   konkurenceschopnosti  země  mohou  být  pak přinejmenším  vysoce  negativní.   Navrhovaná  řešení  poukazují  na  nejdůležitější  aspekty  rozvoje  vodíkové  energetiky  a  zároveň   se  pokouší  vymezit  hlavní  požadavky  na  propojení  vodíkového  hospodářství  s dalšími  sektory   energetiky  a  paliv.  Záměrem  práce  je  tak  představit  první  ucelený,  ale  obecný  postup  zavádění   vodíkového   hospodářství,   který   by   vedl   k ucelenému   společensko-ekonomickému   modelu   a   stál  se  předmětem  odborné  diskuse.   Vzhledem k tomu,   že   vodíkové   technologie   představují   nepochybně   životaschopnou   koncepci,  tak  je  potřeba  zdůraznit  klíčové  ekonomické,  politické  a  technologické  předpoklady   rozvoje  této  oblasti,  které  mohou  rozhodnout  o  její  budoucnosti.

Zdroje: 1. Tylon Duren, Global Oil Risk in the Early 21st Century, Zero Hedge, March, 2012. 2. Biom.cz;;   16.05.2011,   Aleš Douček, Luděk Janík, Daniel Tenkrát:   Využití   vodíku   k   regulaci výkonu   obnovitelných   zdrojů   energie.   Dostupné   na:   http://biom.cz/czt/odborneclanky/vyuziti-vodiku-k-regulaci-vykonu-obnovitelnych-zdroju-energie . 3. Evropské   komise:   World   Energy   Technology   Outlook   2050   – WETO H2, kapitole Evropský  energetický  systém  ve scénáři  H2, str. 18. 4. Visions (www.siemens.cz/visions ),  Josef  Janků:  Do  vodíku  se  schová  všechno,  str. 34 35 5. EIA (US Energy Information Administration) http://www.eia.gov/oiaf/servicerpt/hydro/executive_summ.html 6. EPRI – Environmental Assessment of Plug-In Hybrid Electrical Vehicles 2007, Executive Summary, str.2 7. 3.pol.cz, 31.07.2009,  Zdeněk  Porš,  Vodík  na  silnicích  http://3pol.cz/826-vodik-nasilnicich 8. Ústav  Jaderného  Výzkumu  Řež,  a.s,  Ing.  Zdeněk  Porš:  Palivové  články  2002. 9. TZB-info, V.  Novák:  Palivové  články,  rozdělení,  principy,  vlastnosti, 5.7.2012 10. Svět  Motorů  22/2011,  Martin  Vaculík,  Martin  Frei,  Vladimír  Matějovský:  Celkem   neprůstřelná  teorie,  str.  8,  Jak  to  bude  v roce 2050?, str. 10. 11. http://www.evsroll.com/Lithium_Ion_Car_Battery.html 12. Palivové  články  – princip,  konstrukce,  vlastnosti  a  využití,  Doc.  Ing.  Ivo  Doležel,  CSc,   AV  ČR,  Praha.   13. TriHyBus – Vodíkový  autobus  s palivovými  články:   http://www.h2bus.cz/clanky/bezpecnost

14. Časopis  Vesmír  /  80,  568,  2001/10/vesmir.cz,  Miroslav  Farský,  Miroslav  Richter:  Vodík   palivem budoucnosti. http://www.vesmir.cz/clanek/vodik-palivem-budoucnosti 15. Armádní  technický  magazín  11/2006,  Lukáš  Visingr,  Alternativní  letecká  paliva.     16. American Scientific české  vydání,  leden  2012, Thomas  A.  Jackson:  Motory  vesmírných   lodí.   17. The Market: Fuel Cells 2012, http://www.compositesworld.com/articles/the-markets-fuelcells-2012 18. Projekt Evropského  sociálního  fondu  a  státního  rozpočtu  ČR, Obnovitelné  zdroje  energie,   energie vody  a  větru.

Stránka  21 z 24

19. Česká  vodíková  technologická  platforma:  Implementační  akční  plán  rozvoje  vodíkového   hospodářství v ČR.   ´ 20. Český  benzín:  www.ceskybenzin.cz 21. Ceny plynu: http://www.usetreno.cz/energie-plyn/cena-plynu/ , www.aaaplyn.cz 22. Ceny  elektrické  energie:  http://www.cenyenergie.cz/ceny-elektriny-2012-cez-a-prezdrazi-e-on-zlevni.aspx 23. Energetická  burza  Praha/PXE:  http://www.cenyenergie.cz/puvodni-analyzy/cena-siloveenergie-klesa-presto-muze-elektrina-v-roce-2013-zdrazit.aspx 24. EEX: http://www.eex.com/de/ Ceny  elektřiny  v Německu  a  Rakousku:  Spotové  ceny. 25. EEX/EGEX (European Gas Exchange AG): http://www.eex.com/de/ Ceny plynu v Německu  a  Rakousku:  Spotové  a  termínované / futures ceny. 26. tzb Info: http://vytapeni.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/269-porovnani-nakladu-navytapeni-podle-druhu-paliva 27. LINDE Group: Dr. Alexander Stubinitzky, Wasserstoff  als  Kraftstoff  Status  und  nächste   Schritte. 28. TechPark:  Ing.  Vladan  Švaňa,  Ekonomika  kogeneračních  jednotek,   http://www.techpark.sk/technika-1-2-2010/ekonomika-kogeneracnich-jednotek.html 29. Nazeleno.cz:  Kogenerace  pro  rodinné  domy:  Vyrábějte  teplo  a  elektřinu  najednou,     http://www.nazeleno.cz/energie/energetika/kogenerace-pro-rodinne-domy-vyrabejteteplo-a-elektrinu-najednou.aspx 30. Česká  vodíková  technologická  platforma:  Implementační  akční  plán  rozvoje  vodíkového   hospodářství  v ČR,  www.hytep.cz , str. 14 a 32. 31. SEK:  státní  energetická  koncepce  České  republiky  2011 – 2060, listopad 2011. Aktualizace  státní  energetické  koncepce České  republiky, srpen 2012. 32. Technological Forecasting & Social Change: Jonathan  Köler,  Martin  Wietschel,  Lorraine   Whitmarsh, Dogan Keler, Wolfgang Schade: Infrastructure investment for a transition to hydrogen automobiles, 2009. 33. The University of Warwick: James I. Oswlad, Andrew J. Oswald and Hezlin Ashraf-Ball: Hydrogen Transport and the Spatial Requirements of Renewable Energy.

Stránka  22 z 24

PŘÍLOHY: Komparace  účinností  energetických  zdrojů,  nákladů  na  vytápění  a  ceny  paliv. Při  vyhodnocování  technologie palivových  článků  a  jejich  ekonomiky  hraje  roli  celá  řada  faktorů,  nicméně  mezi  nejdůležitější  patří:  účinnost   (celková  a  elektrická),  palivo,  provozní  teploty,  požadavky  na  použité  materiály  atd.  Z tohoto  pohledu  by  ke  stručnému  posouzení  mohla   posloužit následující  tabulka:  Tabulka  Charakteristiky  základních  typů  palivových  článků  [7,  8] Typ  článku

Elektrická  účinnost

Celková  účinnost

Provozní  teplota  

Materiály

PEM/PEFC

30 – 36 %

90 – 95 %

70 - 90  ºC

platina, Nafion / Teflon

DMFC

25 – 30 %

cca 90%

Katalyzátor:  platina;

AFC

25 – 30 %

60 – 80 %

Katalyzátor:  neplatinové  materiály

PAFC

35 – 42 %

85 %

Okolo  100  ºC 60 – 90  ºC   (20  ºC) 150 – 220  ºC

MCFC

45 – 50 %

cca 60 %

600 – 700  ºC

Katalyzátor:  neplatinové  materiály

SOFC

50 – 55 %

50 – 60 %

800 – 1000  ºC

Vyspělé  materiály:  Ni,  Y2O3, ZrO2

®

®

Katalyzátor:  platina

Palivo vodík,  zemní  plyn,   metanol, etanol, metan, čpavek metanol vodík,  O,  nepřímá   paliva vodík z fosilních  paliv Uhlovodíková  paliva:   z. plyn Uhlov. paliva: z. plyn

Aplikace  /  Využití Doprava, kogenerace, stacionární  aplikace Doprava, elektronika Doprava Stacionární  aplikace Stacionární  aplikace Stacionární  aplikace

Poznámky:  Porovnání  účinnosti  palivových  článků  je  provedeno  za  předpokladu,  že  palivem  je  zemní  plyn  (s výjimkou  článků  DMFC). Články   PEM/DMFC  je  možné  využívat  i  v oblasti  spotřební  elektroniky. Celkovou  účinností  se  rozumí kombinovaná  výroba  elektřiny  a  tepla. Tabulka  účinnosti  vybraných  obnovitelných  a  klasických  zdrojů  energie  [17]. Typ zdroje Teoretická  účinnost Celková  účinnost Poznámky FVE  články  – křemík  (Si)

35 %

Okolo 20 %

40 – 45% 59,26 % (Betzova mez) Okolo 4 5% 90 %

Okolo 20 %

Biomasa

90 – 100 %

Okolo 85 %

Geotermální  zdroje Stirlingův  motor    

120 – 130 %

FVE  články  – arsenid galia (GaAs) Větrný  motor  - vrtule Větrný  motor  – lopatkové  kolo Vodní  turbíny

Vodíkové  spalovací  motory

Okolo 50 % 20 % Okolo 80 %

95 – 100 %

Okolo 80%

80 %

60 %

Stránka  23 z 24

Dosažení  deklarované  účinnosti  vyžaduje  využití  antireflexních   materiálů.   Účinnost  na  úrovni  50  %  vyžaduje  motory  pracující  na   vztlakovém  principu   Nízká  účinnost  je  charakteristická  pro  motory  odporového  typu. Celkové  účinnosti  se  dosahuje s využitím  ORC  (Organic  Ranking   cyklus) Účinnosti  120-130  %  je  dosahováno  u  tepelných  čerpadel Dosažení  deklarované  účinnosti  vyžaduje  integraci  plynového   kondenzačního  kotle. Pokračuje  i  nadále  vývoj  této  technologie.

Poznámky:   Výše   uvedené   tabulky   porovnávají   účinnost   malých   a   středních   zdrojů. Porovnání   účinnosti   jednotlivých   zdrojů   má   pouze   orientační   charakter   a   nezohledňuje   porovnávané   technologie   v plné   šíři.   Vyhodnocení   efektivity   investice   do   daného   zdroje   a   technologie   musí   vedle   porovnatelné   účinnosti   vzít   v úvahu   i   pořizovací   ceny   a   provozní   náklady  vč.  paliva. Výpočet   účinnost   vychází   z poměru   mezi   výkonem   a   příkonem   zařízení a na základě   fyzikálních   principů   je   vždy   menší   než   100%.   Deklarovaní   účinnosti   nad   100%   např.   u   tepelných  čerpadel  a  kotlů  na  ohřev  vody  je  dána  jinou  definicí  výpočtu  účinnosti.   Výpočet   účinnosti  tepelného  čerpadla  je  založen  na  poměru   celkově  dodané  tepelné   energie   na  výstupu  a  odebrané  elektrické  energie  na  vstupu.   Výpočet   účinnosti   kotlů   na   ohřev   vody   nebere   jako   základ   spalné   teplo,   které   vyjadřuje   celkovou   chemickou   energii,   ale   jeho   výhřevnost.   Za   předpokladu,   že   voda   zkondenzuje,   může  být  využitá  energie  vyšší  než  výhřevnost  a  jeho  účinnost  je  tak  nad  100%.      

Stránka  24 z 24