Vodík je nyní považován za jeden z nejdůležitějších alternativních zdrojů energie, který může hrát klíčovou roli při dekarbonizaci mnoha odvětví, včetně průmyslu a dopravy. Díky své vysoké energetické účinnosti a bezemisní povaze si vodík vysloužil přezdívku "palivo budoucnosti". Jeho největší výhodou je, že při spalování uvolňuje pouze vodu, což z něj činí mimořádně ekologický zdroj energie. Vodík lze získávat několika způsoby, včetně elektrolýzy vody s využitím obnovitelné energie k výrobě tzv. zeleného vodíku.

Masové využití vodíku jako paliva však představuje řadu problémů. Výroba vodíku, zejména ekologicky šetrným způsobem, je stále nákladná a vyžaduje značné energetické vstupy. Problémem je také skladování a přeprava vodíku, protože je vysoce hořlavý a vyžaduje specializovanou infrastrukturu. Navzdory těmto obtížím má vodík potenciál stát se v budoucnu klíčovou součástí globálního energetického systému, zejména v zemích směřujících k uhlíkové neutralitě.

Vývoj vodíkové technologie podporují vlády a mezinárodní organizace, které v ní vidí řešení mnoha problémů spojených s emisemi CO₂ a změnou klimatu. Vodík lze využít ve vozidlech s palivovými články, v těžkém průmyslu a jako médium pro skladování energie, což z něj činí univerzální palivo s širokou škálou využití.

Výhody a nevýhody vodíku jako paliva budoucnosti

Klady:

Bez emisí: Vodík je čisté palivo - při spalování nebo použití v palivových článcích vypouští pouze vodu, což výrazně snižuje dopad na životní prostředí a zlepšuje kvalitu ovzduší.

Vysoká energetická účinnost: Vodík má jednu z nejvyšších hustot energie na jednotku hmotnosti, takže je velmi účinným nosičem energie. V kombinaci s palivovými články může zajistit větší dojezd a delší dobu provozu než baterie.

Všestranné použití: Vodík lze využít v různých odvětvích - od dopravy (vozidla, lodě, letadla) až po těžký průmysl, jako je výroba oceli a cementu, a jako prostředek skladování energie.

Schopnost vyrábět z různých zdrojů: Vodík lze vyrábět z různých zdrojů, například ze zemního plynu, biomasy a vody. Výroba "zeleného vodíku" z obnovitelných zdrojů energie (např. elektrolýzou pomocí sluneční nebo větrné energie) umožňuje jeho udržitelný zdroj.

Řešení problému skladování energie: Vodík může sloužit jako zásobárna energie z obnovitelných zdrojů, což je důležité zejména v souvislosti s nestabilními zdroji, jako jsou větrné a solární elektrárny. Lze jej vyrábět, skladovat a následně použít v době zvýšené poptávky po energii.

Nevýhody:

Vysoké výrobní náklady a náklady na infrastrukturu: Výroba vodíku, zejména "zeleného" vodíku, je nákladná a výstavba infrastruktury pro jeho distribuci (čerpací stanice, skladovací systémy) vyžaduje značné investice.

Obtížné skladování a přeprava: Vodík je hořlavý a obtížně se skladuje, protože vyžaduje vysoký tlak nebo velmi nízké teploty. Náročná je také přeprava vodíku, což komplikuje logistiku jeho rozsáhlého využití.

Nízká hustota energie na jednotku objemu: To znamená, že vodík vyžaduje speciální velké nádrže, což omezuje jeho použití v některých vozidlech.

Závislost na fosilních palivech: V současné době se většina vodíku vyrábí z fosilních paliv, jako je zemní plyn, který produkuje emise CO₂. Přechod na zelený, ekologický vodík je proto stále výzvou.

Bezpečnost: Vodík je vysoce hořlavý a výbušný, což představuje riziko v případě nehody. To vyžaduje pokročilé bezpečnostní prvky, které jsou nákladné a technologicky náročné.

Rozdělte se do čtyř skupin. Každá skupina si připraví multimediální prezentaci o přiděleném aspektu vodíku jako paliva:

Skupina 1: Výroba vodíku - zabývá se způsoby výroby vodíku, včetně technologií zeleného a modrého vodíku.

Skupina 2: Skladování a přeprava - představuje technické problémy skladování a přepravy vodíku.

Skupina 3: Doprava a průmyslové aplikace - pojednává o využití vodíku v dopravních prostředcích a jako zdroje energie v průmyslu.

Skupina 4: Vodík a životní prostředí - zabývá se přínosy a problémy výroby a používání vodíku pro životní prostředí.

Proč pracovat ve skupinách?

Každá skupina se pokusí odpovědět na klíčovou otázku: "Může se vodík stát běžným palivem budoucnosti?". Aby žáci mohli tuto otázku plně zvážit, budou zkoumat potenciální výhody i problémy spojené se zavedením vodíku jako alternativního zdroje energie. Skupiny budou zkoumat technologické, ekonomické a environmentální aspekty spojené s výrobou, skladováním a využíváním vodíku v různých průmyslových a dopravních odvětvích.

Každá skupina představí výsledky svého výzkumu a analýzy formou multimediální prezentace třídě. Prezentace budou sloužit jako úvod ke společné diskusi, v níž se žáci podělí o svá zjištění, zodpoví otázky a pokusí se společně vyvodit závěry o budoucnosti vodíku v kontextu globálních energetických potřeb a ochrany životního prostředí. Diskuse umožní žákům prohloubit porozumění tématu a konfrontovat různé perspektivy, což přispěje k ucelenému pohledu na vodík jako palivo budoucnosti.