Pokaždé, když do auta napumpujete benzín, tak trochu vyčerpáte světové zásoby fosilních paliv . Tato paliva, která zahrnují ropu a uhlí , jsou zhuštěné pozůstatky živých organismů z pravěku. Zásoba těchto paliv je omezená a časem dojde. Ještě horší je, že velkou část těchto dodávek ropy ovládá několik národů obdařených množstvím ropy a tyto národy mohou diktovat jak nabídku ropy, tak její cenu. Kromě toho závislost na fosilních palivech ze strany národa, jako jsou Spojené státy, dále komplikuje již tak složité záležitosti zahraničních vztahů a národní bezpečnosti. Fosilní paliva uspokojují velkou část světové energetické potřeby již několik staletí, ale existuje limit, jak dlouho v tom mohou pokračovat i v budoucnu.
Vesmír, ve kterém žijeme, je tvořen přibližně ze 75 procent vodíkem, i když čistého vodíku je zde na povrchu Země překvapivě málo. Plynný vodík obecně existuje jako H2 molekul, ve kterých jsou spolu vázány dva atomy vodíku. Protože H2 molekuly jsou tak lehké, že plynný vodík, který není v něm obsažen, se může snadno vznést na vrchol zemské atmosféry a může skutečně uniknout do vesmíru. Většina vodíku na úrovni země je vázána v molekulární formě s jinými prvky -- například ve vodě, kde se vodík kombinuje s kyslíkem za vzniku H2 O molekuly.
Existuje několik metod, které lze použít k výrobě čistého vodíku z molekul obsahujících vodík. Vodík lze extrahovat ze zemního plynu (zdaleka nejběžnější metoda), lze jej z vody odstranit elektrolýzou nebo jej lze vyrobit biologicky z řas či určitých druhů bakterií. Některé ze slibnějších metod výroby vodíku se stále zkoumají, zatímco jiné, jako je těžba ze zemního plynu, se běžně používají.
V roce 1970 chemik John Bockris vytvořil termín vodíková ekonomika odkazovat na budoucnost, ve které budou všechna vozidla používat vodík jako palivo. Důležitým krokem v tomto směru byl vývoj zařízení zvaného palivový článek , která vyrábí elektřinu pomocí vodíku. Velcí výrobci automobilů již vyrobili koncepční vozy poháněné palivovými články, Volkswagen Tiguan HyMotion a SUV Chevrolet Equinox Fuel Cell jsou dva příklady a nejméně jeden model výroby vodíkových palivových článků je již dostupný v Kalifornii, Honda FCX Clarity.
Obsah
Jednou z nejdůležitějších výhod vodíkové ekonomiky je, že palivové články neznečišťují životní prostředí. Při výrobě elektřiny v palivovém článku nevznikají žádné uhlíkové emise. Vodíkový palivový článek produkuje dva vedlejší produkty – teplo a vodu. Pokud by každé vozidlo na silnici bylo poháněno vodíkovým palivovým článkem, známá oblaka smogu, která visí nad mnoha americkými městy, z nichž většina pochází z výfuků vozidel, by z velké části zmizela. Podle Environmental Protection Agency žije polovina všech Američanů v oblastech, kde je znečištění natolik, že to má negativní dopad na lidské zdraví, takže snížení smogu by bylo významným přínosem.
Spalovací motory, které spalují paliva odvozená z prvku uhlík , produkují několik vedlejších produktů, především oxid uhličitý , voda a drobné částice hmoty, které nazýváme saze . Saze, když jsou vyhozeny do vzduchu vdechovaného lidmi, mohou způsobit astma, rakovinu plic a další nemoci. Většina vědců se navíc domnívá, že zvýšené množství oxidu uhličitého v atmosféře přispívá ke globálnímu oteplování, které by nakonec mohlo způsobit škodlivé klimatické změny na velké části naší planety.
Přechod ze spalovacích motorů na neznečišťující zdroje paliva, jako je vodík, bude důležitý pro snížení těchto problémů v 21. století. Ale vzhledem k tomu, že dnes na silnicích jezdí více než 130 milionů vozidel s benzínovým pohonem, je nepravděpodobné, že vozy s palivovými články přinesou v blízké budoucnosti takovou změnu, aby přinesly výrazná zlepšení životního prostředí. Odhaduje se, že raná auta s palivovými články budou stát nejméně 100 000 dolarů, což je postaví mimo dosah běžného řidiče. Dalším bodem, který je třeba zdůraznit, je, že infrastruktura potřebná k tomu, aby tato auta byla praktická, včetně závodů na výrobu vodíku a čerpacích stanic, zatím není k dispozici. Někteří pozorovatelé se domnívají, že v krátkodobém horizontu dojde ke změnám životního prostředí prostřednictvím kombinovaného používání vodíkových automobilů a jiných typů vozidel, včetně elektromobilů na baterie a automobilů, které využívají jiné alternativní formy paliva.
Stávající znečištění atmosféry brzy nezmizí. Saze se z atmosféry usadí během několika týdnů nebo měsíců, ale oxid uhličitý zůstává podstatně delší dobu. I kdyby byly dnes odstraněny všechny zdroje uhlíkových emisí, stále může trvat desetiletí, než se úrovně atmosférického uhlíku vrátí k normálu. Automobily jsou navíc pouze jedním ze zdrojů uhlíkových emisí. Jiné, jako jsou uhelné elektrárny, by také musely být výrazně omezeny, aby se zabránilo globálnímu oteplování.
Vodíková účinnostDalší velkou výhodou vodíkového palivového článku je jeho účinnost. Spalovací motor spotřebuje méně než 20 procent chemické energie v benzínu, což z něj činí relativně neefektivní proces. Palivový článek je naproti tomu podstatně účinnější a využívá zhruba 60 procent energie dostupné ve vodíku.
Více než polovina ropy používané ve Spojených státech se dováží z jiných zemí. To má významný dopad na ekonomiku USA. Dvě třetiny této dovážené ropy se používají pro přepravu. Protože tolik ropy pochází ze zemí mimo Spojené státy, změny cen a nabídky jsou z velké části mimo naši kontrolu. Velká část ropy pochází z politicky nestabilních oblastí na Blízkém východě. Pokusy osvobodit USA od závislosti na blízkovýchodní ropě se datují do 70. let; od té doby se však množství dovážené ropy ve skutečnosti zvýšilo. Kromě toho obavy ze závislosti USA na ropě ještě vzrostly po teroristických událostech z 11. září 2001.
Dalším problémem naší závislosti na ropě je to, že rostoucí ceny ropy mají dopad na celou americkou ekonomiku a zvyšují cenu téměř jakéhokoli produktu, který používá ropu při své výrobě nebo který vyžaduje, aby se ropa dostala na trh. Ceny ropy v posledních letech prudce vzrostly, přičemž cena benzínu a nafty se v průběhu roku 2008 pohybovala v rozmezí 4 až 5 dolarů za galon.
Bude vodík levnější než benzín? Americké ministerstvo energetiky odhaduje, že současná generace palivových článků vyrábí elektřinu za cenu přibližně 225 dolarů za kilowatt. Bohužel, ceny budou muset klesnout na zhruba 30 dolarů za kilowatt, než bude vodík konkurovat benzínu jako palivu; Národní rada pro výzkum však předpovídá, že náklady na samotný vodík, měřené na míli, by mohly být brzy až o 50 procent nižší než současné náklady na benzín. Je zřejmé, že tato výhoda se bude s růstem ceny plynu neustále zvyšovat. Účinnost, s jakou se vodík přeměňuje na elektřinu, mu také poskytuje podstatnou výhodu.
Mohou vodíková vozidla pomoci prolomit naši závislost na ropě? Vodíková vozidla pomohou snížit tuto závislost, ale pravděpodobně uplynou desítky let, než bude v každodenním provozu dostatek vodíkových vozidel, aby došlo k významnému rozdílu v dovozu ropy. Z dlouhodobého hlediska by však dopad vodíkových aut mohl být značný.
Vodíková auta nejsou jen auta budoucnosti – několik vozidel s palivovými články (nebo FCV) je na cestách právě teď:
Pokud má vodíková ekonomika zajistit Spojeným státům budoucnost bez znečištění a závislosti na zahraniční ropě, musí být udržitelná. To znamená, že musí být schopno držet krok se zvýšeným populačním růstem, zvýšeným používáním energeticky náročných technologií, změnami v politice a změnami v postojích lidí k životnímu prostředí a k blahu budoucích generací. Odhaduje se, že celosvětová energetická potřeba se do roku 2050 zdvojnásobí. Je nepravděpodobné, že by rychle se snižující zásoby fosilních paliv mohly udržet krok s touto poptávkou, takže zásadní budou nové zdroje energie.
Jednou z hlavních překážek udržitelné vodíkové ekonomiky je to, že metody, které se v současnosti používají k extrakci vodíku z větších molekul, spoléhají na elektřinu – a že elektřina se vyrábí převážně metodami, které způsobují znečištění. Pokud se těžba vodíku provádí pomocí elektřiny z uhelné elektrárny, nevadí, že palivový článek neznečišťuje, protože ke znečištění došlo při těžbě vodíku. Pokud má být vodík skutečným neznečišťujícím zdrojem energie, elektřina použitá k extrakci vodíku bude muset být vyrobena neznečišťující metodou, jako je solární energie. V současnosti tomu tak obvykle není, takže skutečně udržitelné vodíkové hospodářství bude vyžadovat podstatné změny ve výrobě energie.
Problémem je i skladování. Vodíkové palivo je skladováno ve stlačené kapalné formě a část z něj časem uniká odpařováním. Pokud vodíkové auto nejezdí pravidelně, ztráty odpařováním značně zvýší celkové náklady na palivo. A stlačování kapalného vodíku na objem, který lze převézt v autě, také vyžaduje velké množství energie a tato energie mohla být vytvořena pomocí metod, které způsobují znečištění.
Někteří odborníci se domnívají, že zlepšení výroby a skladování vodíku povede k udržitelné vodíkové ekonomice za 15 až 30 let. Myšlenka vodíkové ekonomiky má však své odpůrce, z nichž mnozí věří, že taková ekonomika nemůže být nikdy udržitelná a že naše zdroje by bylo lepší využít při zkoumání jiných forem výroby energie. Může trvat roky, než bude jasné, zda je vodík skutečně palivem budoucnosti.
Související články HowStuffWorks
Další skvělé odkazy
Zdroje
