Vášnivé diskuze provázejí zcela pochopitelně „stopku“ novým spalovacím motorům od roku 2035, kterou schválil Evropský parlament a následně stvrdily i vlády členských zemí. Jde skutečně o mnoho. Německý ministr dopravy Volker Wissing (FDP) ještě přilil něco oleje do ohně, když se dodatečně snažil vměstnat do schváleného zákazu alespoň výjimku pro auta se spalovacími motory poháněnými syntetickými ‚e-palivy.‘ A pomyslného vrcholu absurdity asi dosáhly úvahy bruselského úřednictva podmínkou, že německý návrh akceptuje, ale bude technicky zajištěno, že tato auta nesmějí používat běžné fosilní pohonné hmoty.
Člověka automaticky napadne celá řada otázek: Je vůbec možné a účelné, že se bruselští úředníci pouštějí do takto detailních odborných diskuzí o dílčích technických otázkách? Platí ještě dříve tak oslavovaný princip subsidiarity? Tedy takového uspořádání věcí, kdy správa či odpovědnost v určité oblasti přechází na nejmenší možnou jednotku, která je daný problém schopna řešit. Proč se vůbec Brusel snaží de fakto zakazovat nějakou technologii a zasahuje tak přímo do technologického vývoje? Proč se upouští od toho, co bylo dříve doménou politiky? – stanovit rámcové podmínky – tedy postavit pomyslné základní ‚mantinely‘ a ostatní přenechat průmyslu, technikům a inženýrům, kteří nejlépe vědí, jak politická zadání splnit. Optimální technologie si svou cestu najde sama a nepotřebuje na každém kroku poručníkování politiků.
Diskuzi k syntetickým palivům vlastně vyvolala automobilka Porsche, která čelí specifické problematice – zhruba 80 % procent všech dosud vyrobených aut této renomované značky je stále v provozu (!). A této úctyhodné flotile by automobilka ráda zajistila přežití a provozuschopnost i po skončení „fosilní éry.“ Proto Porsche už déle experimentuje se syntetickými e-palivy a právě v této době začíná sklízet první plody svého nezměrného úsilí. Automobilka zahájila koncem minulého roku zkušební výrobu v chilské Patagonii u vesničky Punta Arenas. Důvodem je neobyčejná efektivnost větrných turbín, které tam budou instalovány za účelem výroby zeleného vodíku elektrolýzou. Dosahují plného vytížení výkonu po 60-68 % doby celého roku, v Německu v Severním moři 55 % a na německé pevnině jen okolo 30 %. Letošní cíl Porsche je skromný – pouhých 120 tisíc litrů syntetických paliv zatím s jedinou větrnou elektrárnou. Kolem roku 2027 by ale výroba v Punta Arenas mohla postupně dosáhnout pomocí 400 větrných turbín až do objemu 550 milionů litrů ročně. To sice představuje pouze okolo jednoho procenta aktuální roční spotřeby tekutých pohonných hmot v Německu, ale Chile není jediným místem na světě, kde se připravuje výroba syntetických paliv. Podobné projekty vznikají v USA (Houston, Texas), v Austrálii, Kanadě, v severní Africe a na Středním východě. A pokud se prokáže konkurenceschopnost těchto paliv hlavně v Evropě, budou další projekty možná vznikat jako houby po dešti.
Syntetická paliva nejsou biopaliva
Syntetická paliva bývají zaměňována s biopalivy, která se ovšem vyrábějí z biomasy a jež přes všechny snahy o jejich optimalizaci stále nezadržitelněji směřují na konec své slepé uličky. V březnu byla v Německu zveřejněna studie, ve které se dokonce uvádí, že biopaliva jsou klimaticky škodlivější než fosilní paliva. Navíc někteří řidiči pojali k biopalivům nedůvěru a obávají se možného poškozování motorů. E-paliva naproti tomu mohou být přimíchávána bez omezení již do stávajících fosilních paliv na rozdíl od biopaliv, jejichž přimíchávání musejí schválit výrobci aut, resp. spalovacích motorů.
Syntetická paliva se vydala jinou cestou než biopaliva. Od samého počátku se jejich vývojáři orientovali na striktní požadavek – klimaticky resp. uhlíkově neutrální výrobní proces. Vzniká při něm metan, metanolové deriváty a nakonec i pomocí aditiv finální produkty: syntetická paliva neboli e-paliva (e-fuels): syntetický benzín, nafta a kerosin. Na počátku tohoto procesu se jedná zjednodušeně řečeno o chemickou reakci zeleného vodíku a klimaticky neutrálního CO2. Posledně jmenovaný skleníkový plyn je zatím také hlavní slabinou celého projektu. Počítalo se totiž s jeho odchycením přímo ze vzduchu – tedy atmosféry země, kde je ho jako šafránu – jen okolo půl promile. Potřebná technologie – „Direct-Air-Capture“- sice existuje, ale takto polapený CO2 je pochopitelně astronomicky drahý. Jeho cena by se pak neblaze promítala do cen e-paliv. Proto se zatím na pilotním projektu používá k výrobě odpadní CO2 z průmyslových procesů a hledají se alternativy. Při pověstné vynalézavosti německých vývojářů lze doufat, že budou brzy nalezeny. Například německý start-up AgroScience, který vyvíjí nový druh tekutého hnojiva šetrného k životnímu prostředí, oznámil, že vedlejším produktem je klimaticky neutrální CO2 – při výrobě 1 kg tohoto hnojiva vzniká 0,2 kg kýženého CO2. Vše je prozatím „v plenkách,“ ale Porsche takové projekty sleduje s velkým zájmem.
Obr. Pilotní projekt „Haru Oni“ na výrobu e-fuels v chilském Punta Arenas zatím jen s jedinou větrnou turbínou. (Foto: Porsche)
Porsche má silné partnery
Automobilce se podařilo do projektu zapojit další silné hráče. Pod hlavičkou společného konsorcia HIF Global – spolupracuje na projektu syntetických paliv také americká investorská společnost EIG, velká chilská energetická firma AME, italský koncern Enel, Siemens Energy či ExxonMobil, který vlastní patent na výrobu metanolu z vodíků. Sesterský americký projekt výroby syntetických paliv v texaském Houstonu je již také velmi pokročilý – mimo jiné díky protiinflačnímu zákonu ze srpna 2022. Tímto zákonem získaly Spojené státy výrazný náskok proti Evropě i v oboru syntetických paliv, protože umožňuje mimo subvencí do výroby také stanovení pevné výkupní ceny pro výsledný produkt. Tato fakta jsou právě u syntetických paliv velmi důležitá, protože jejich cena není zatím bez subvencí schopná konkurence. Odhady hovoří o tom, že by výrobní cena syntetického paliva mohla v pozdější fázi klesnout pod padesát korun za litr.
Zájem projevuje loďařský a letecký průmysl
Zhruba za dva roky by měly být k dispozici i lodě s motory na (syntetický) metanol, které mají zajišťovat klimaticky neutrální dopravu syntetického paliva z Chile do Německa. Největší kontejnerové rejdařství světa společnost Maersk objednala už v roce 2021 osm lodí s tímto pohonem. A je docela možné, že právě loďařství a také letecký průmysl spatřují svou budoucnost – alespoň na přechodnou dobu – právě v syntetických palivech. Ta by se mohla stát pomyslným mostem mezi současnými palivy – zejména těžkým olejem a leteckým kerosinem a perspektivní náhradou spalovacích motorů v těchto dopravních prostředcích pomocí vodíkových palivových článků. Tato epochální změna techniky totiž neproběhne asi tak rychle a jednoduše, jak se mnozí domnívají.
Nizozemská letecká společnost KLM uskutečnila s využitím syntetického kerosinu již v roce 2021 první komerční let s pasažéry na světě. Také chemický a těžký průmysl jsou potenciálními zájemci o syntetická paliva.
Testy ADAC bez problémů
Nedávné testování syntetického benzinu a nafty u německého automobilového klubu ADAC na nových i starších vozidlech bez jakýchkoliv úprav motoru proběhlo zcela hladce. Vozidla vykazovala zhruba stejné hodnoty výkonu jako standardní fosilní paliva. Emise byly u syntetických paliv celkově výrazně čistší, a množství emitovaného CO2 bylo sice zhruba srovnatelné s fosilním palivem, ale s tím rozdílem, že CO2 byl při výrobě syntetického paliva abstrahován ze vzduchu – a je tedy klimaticky neutrální.
Nad e-palivy se vznáší více otazníků
Jedním z hlavních argumentů kritiků je vysoká spotřeba elektřiny. Například uznávaný německý expert na elektromobilitu profesor Fichtner, ředitel Helmholz Institutu v Ulmu tvrdí, že na výrobu jednoho litru syntetické e-nafty ze zeleného vodíku a z CO2, odchyceného ze vzduchu, je zapotřebí asi 27 kWh. To je podle jeho výpočtů téměř třikrát více než objem energie, obsažené v konečném produktu, tedy v litru e-nafty – který obsahuje jen 9,8 kWh. Úsporné auto se spalovacím motorem ujede na tento jeden litr asi 16 kilometrů. Kdyby se ale původně k výrobě e-nafty použitá energie 27 kWh nabila do baterie elektromobilu, ujel by vzdálenost okolo 135 km. Pro Fichtnera jasný důkaz nehospodárnosti zacházení s elektřinou.
Je ovšem taky všeobecně známo, že v obdobích vysoké nadvýroby elektřiny z obnovitelných zdrojů a omezených možností její spotřeby či akumulace, je výroba zeleného vodíku vítanou alternativou – a vlastně jediným reálným východiskem – bez ohledu na skutečnost, že se nejedná o optimální proces z hlediska šetření energiemi.
Výroba a dovoz zeleného vodíku strmě poroste
EU plánuje vlastní výrobu 10 mil tun zeleného vodíku v roce 2030. A stejné množství hodlá do unie dovézt z dalších zemí. Minulý rok založilo šest afrických zemí – Egypt, Mauretánie, Keňa, Maroko, Namibie a Jižní Afrika – s podporou OSN účelové spojenectví, které hodlá dodávat do Evropy zelený vodík. Německá společnost Conjuncta podepsala začátkem března s mauretánským ministrem ropného průmyslu prohlášení o společném záměru vybudovat v Mauretánii obří zařízení na výrobu zeleného vodíku elektrolýzou s použitím elektřiny z větrné a fotovoltaické energie. Cílový výkon elektrolyzérů má dosáhnout 10 GW, tedy obdobný, kterého hodlá do roku 2030 dosáhnout u domácí výroby zeleného vodíku i samotné Německo! První dodávky vodíku z Mauretánie mají být zahájeny v roce 2028.
Obří projekt větrných elektráren v Severním moři
Více než stovka německých společností se pustila do přípravy obřího projektu off-shore větrné elektrárny v Severním moři asi 300 kilometrů od německého pobřeží. Celková investice by měla přesáhnout deset miliard eur. Dohromady se má jednat zhruba o sedmset větrných turbín, které budou produkovat zelený vodík pomocí metody „Wind-to-Hydrogen“. Ve spodní části každého sloupu s větrnou turbínou bude umístěno odsolovací zařízení na mořskou vodu a elektrolýzér. Vyrobený vodík bude vtlačován do sběrného podmořského potrubí a dopravován na německé pobřeží. Tímto způsobem by bylo jen v německé části Severního moře možno vyrobit až milion tun zeleného vodíku ročně zhruba od roku 2035. Hlavním odběratelem zřejmě budou ocelárny a chemické podniky. Pilotní zkušební zařízení má být zprovozněno zanedlouho u Helgolandu.
Obr. Elektřina z off-shore větrných elektráren v Severním moři by měla být akumulována do vodíku pomocí technologie Power-to-Gas – vizualizace chystaného projektu větrné elektrárny 300 km od německého pobřeží (Pramen: AquaVentus)
Otazníky nakonec
Je zvláštní, s jakou lehkostí se Evropa zbavuje technologie spalovacích motorů osobních aut, která jí přinesla nebývalý rozvoj a prosperitu. Politikové jako by se smířili s tím, že dominance Číny zahrne nakonec i tento dříve skoro nedotknutelný obor. Evropa právě zažívá nečekanou ofenzívu nových čínských automobilek a v Německu už se počítá s tím, že v roce 2030 bude každé páté nově zaregistrované auto čínské. A to z aktuálního takřka nulového výchozího stavu.
Ani v německých automobilkách není zatím zcela jasno ohledně dalšího vývoje. Například Oliver Zipse, šéf kultovní značky BMW, vždy zdůrazňoval, že její vývoj spalovacích motorů bude pokračovat „dokud pro ně bude existovat trh“. Automobilka loni zdvojnásobila svoje prodeje plně elektrických aut na celkových více než 215 tisíc kusů. Terénní vozy BMW řady X se ale budou pravděpodobně až do příštího desetiletí vyrábět s benzínovými a naftovými motory, které budou nadále zdokonalovány. Nové modely BMW pro období po roce 2027 budou vyvíjeny na nových platformách, které umožní všechny koncepce pohonu. BMW totiž exportuje do více než 120 zemí světa a nelze předpokládat, že by v polovině příštího desetiletí byly všechny tyto země vybaveny infrastrukturou potřebnou pro elektromobily.
Až čas zřejmě ukáže, zda jsou syntetická paliva reálnou alternativou nebo jen aktem zoufalství automobilové branže. Možná Porsche při záchraně svých obdivuhodných aut přispěje také ke klimatické neutralitě lodí a letadel. A to by vůbec nebylo málo.
Zdeněk Fajkus, Mnichov
Pramen: Focus, Auto Motor und Sport
Zdroj: časopis CzechIndustry 1/2023
