Vodíkové vytápění bylo prohlášeno za slepou uličku
Polovina veškeré spotřeby energie lidstva jde na teplo, z toho téměř 50 % na vytápění a ohřev vody v domácnostech. U elektřiny – pouze 19%. Z toho je zřejmé, že otázka vytápění je ještě důležitější než elektřina a bez opuštění fosilních paliv je zde zelený přechod nemožný. Jak však ukazuje nová vědecká práce, vodík v této roli je pouhým snem.
©echargenews.com/ / Autor: Pinaria Caprarius
V časopise joule Byl publikován přehled 32 vědeckých prací o možnosti přechodu vytápění na vodík, který je v řadě západních zemí považován za klíčovou součást zeleného přechodu. Studie, první v oboru, nezahrnovala práci financovanou společnostmi s finančním zájmem na masovém přechodu na vodík. V důsledku toho autor recenze Jan Rosenow dospěl k poměrně zajímavým závěrům.
Jak poznamenává, prakticky každá nezávislá (z hlediska zdrojů financování) v této oblasti ukazuje, že vodíkové vytápění je dražší nejen než stávající kotelny, ale i takové zdánlivě dražší způsoby řešení problému vytápění, jako jsou tepelná čerpadla (invertorové klimatizace, které slouží k vytápění) a solárně-termické vytápění (při kterém sluneční paprsky ohřívají chladivo na střeše domů a ohřívají vodu v topných okruzích). Tento závěr lze stěží nazvat očekávaným, protože obvykle jsou poslední dva způsoby vytápění několikanásobně dražší než kotle.
Jak zahřát svět bez uhlíku: Vodík vs. atomy
Evropská unie si stanovila cíl snížit emise CO2 o 60 % do roku 2030 a o 100 % do poloviny století. Toho nelze dosáhnout bez revoluce ve výrobě tepla: dokonce i v Británii, kde klima nelze nazvat.
Otázka výroby tepla je klíčovou překážkou přechodu na uhlíkově neutrální ekonomiku. Nejde jen o to, že lidstvo vynakládá dvaapůlkrát více energie na výrobu tepla než na výrobu elektřiny. Neméně důležitý je fakt, že potřeba tepla v zimě je mnohonásobně vyšší než v létě, a to i s přihlédnutím k tomu, že průmysl, který spotřebuje o něco více než polovinu tepla, svou spotřebu v létě téměř nesnižuje. Výsledkem je, že stejná Británie spotřebuje v zimě čtyřikrát více energie za jednotku času než v teplejších měsících.
Bez spalování paliva je obtížné tento problém vyřešit. Teoreticky je možné topit tepelnými čerpadly poháněnými elektřinou. Ale v tomto případě bude spotřeba elektřiny v zimě dvakrát až třikrát vyšší než v létě (v případě normální, nikoli silné zimy). Elektroenergetika, která v létě funguje na třetinu kapacity, zůstane dlouho nečinná bez poptávky, což prudce zvýší ceny elektřiny, kterou vyrábí. Mnozí by se takovým následkům rádi vyhnuli.
„Pro politiky se zdá být vodík pro vytápění atraktivní. Zdá se snadné jednoduše nahradit metan vodíkem, což by pro domácnosti neznamenalo žádný rozdíl. Ve skutečnosti ale budou potřeba výrazné technické změny – včetně potrubí v domech, a to vše bude stát lidi hodně peněz,“ řekl Jan Roznau.
Navíc, dodává autor, dnes se téměř všechen vodík získává z fosilních paliv, díky čemuž není uhlíkově neutrální. Získávání vodíku ze „zelené“ elektřiny (z větrných a solárních elektráren) je stále mnohonásobně dražší než z metanu. Kritickým problémem zde zůstává nízká energetická účinnost: elektrolýza má účinnost pouze 80 %, typický plynový kotel má účinnost 85 %, proto konečná účinnost ohřevu vodíkem není vyšší než 70 %.
Elektrická tepelná čerpadla, i když ztrácejí 5-10 % své energie na odpor v přenosovém vedení, obvykle získávají tři až čtyři kilowatthodiny tepla na každou kilowatthodinu elektřiny (rozdíl se vyrovná pohlcováním tepla z venkovního zimního vzduchu). To znamená, že jejich konečné náklady na elektřinu – zatímco je teplota nad nulou – jsou třikrát nebo vícekrát nižší než náklady na ohřev vodíkem.
Rosnau není obecně proti vodíku. Poznamenává, že by to mohlo být užitečné pro „dekarbonizaci“ průmyslu. Spotřebovává o něco více tepla než obytné a komerční budovy a většina tohoto tepla je vysoce kvalitní, s teplotami v řádu stovek stupňů. To žádná tepelná čerpadla neposkytnou a k zelenému vodíku neexistuje žádná alternativa (alespoň v rámci přístupů přijatých na Západě; ve skutečnosti samozřejmě existují, ale západním zemím dnes nejsou dostupné). Ale v sektoru domácností, zdůrazňuje, tento plyn nejen zvýší jejich náklady, ale také je donutí zvýšit spotřebu přírodních zdrojů, čímž se zvýší celková spotřeba energie.
Rosnau sice správně nastínil řadu problémů vodíku (náhodně se shodující s některými body tohoto článku Naked Science), ale nepozastavil se nad nedostatky tepelných čerpadel, kvůli kterým je jejich úspěch jako náhrady zemního plynu dosti pochybný. Faktem je, že při minus pěti stupních a méně vyrobí tepelné čerpadlo přibližně jednu kilowatthodinu tepelné energie na kilowatthodinu elektřiny: ochlazení venkovního vzduchu pro vyhřátí místnosti na takovou teplotu je poměrně obtížné.
V praxi proto bude špičková spotřeba energie v zimě v zemi, která zcela přešla na tepelná čerpadla, v nejchladnějších zimních dnech čtyřikrát až pětkrát vyšší než v létě. To znamená, že takové vytápění bude nuceno spoléhat na obrovskou kapacitu elektráren – mnohonásobně větší než ty stávající – které zůstanou téměř celý rok nečinné a zapínají se pouze v nejchladnějších dnech. Je zřejmé, že náklady na takové rozhodnutí pro společnost budou vysoké. Jiní autoři proto již dříve nejednou poznamenali: přechod na tepelná čerpadla také prudce zvýší náklady na vytápění.
Mezitím jsou náklady na vytápění již poměrně bolavým místem pro řadu moderních společností. Například ve Spojeném království ještě před cenovým šokem v roce 2022 zemře v důsledku chladného počasí každý rok 60,5 0,1 lidí, což je přibližně XNUMX % veškeré populace ročně. Bylo spolehlivě prokázáno, že v místnosti, kde je horší vytápění, se průměrný krevní tlak člověka zvyšuje. Navíc souvisí spíše se zimní teplotou uvnitř než venku.
V důsledku systematického růstu takového tlaku se zvyšuje pravděpodobnost úmrtí na kardiovaskulární onemocnění, která jsou hlavním faktorem úmrtnosti na nachlazení. Mnohonásobné zvýšení nákladů na vytápění nevyhnutelně povede ke snížení teplot v domácnostech obyvatel západních zemí se všemi z toho vyplývajícími důsledky.