Rozvoj vodíku v silniční dopravě v České republice a Evropské unii

Vodík v silniční dopravě je médium, které je zařazeno mezi paliva čistá. Spolu s bateriovými elektromobily a plug-in hybridními vozidly patří vozidla s palivovými články (FCEV) do vozidel elektrických (s externím plněním). Autoři článku se zaměřili na aktuální data o FCEV v zemích Evropské unie (EU) napříč jednotlivými kategoriemi vozidel – osobních, lehkých užitkových, nákladních a autobusů. Jelikož je pro toto odvětví klíčový rozvoj plnicí infrastruktury, z dostupných dat jsou porovnány jednotlivé země jak v počtu provozovaných, tak plánovaných stanic. Lze konstatovat, že veřejné plnicí vodíkové stanice jsou zatím provozovány pouze v 11 zemích EU. V České republice je v Centrálním registru vozidel evidováno 9 FCEV a žádná veřejná plnicí vodíková stanice. Do konce roku 2022 se však plánuje dokončení 3 vodíkových stanic (Praha, Litvínov, Ostrava) a do konce roku 2023 dalších 6, které byly podpořeny částkou 350 mil. Kč z Operačního programu Doprava. V závěru článku autoři upozorňují na typy vodíku, které jsou z pohledu emisní bilance naprosto klíčové. Představen je rovněž nový web www.cistadoprava.cz, který obsahuje aktuální informace a data v návaznosti na Národní akční plán čisté mobility.

ÚVOD

Česká republika pokračuje v cíli zvýšit podíl čistých vozidel na českých silnicích prostřednictvím aktualizovaného Národního akčního plánu čisté mobility (NAP ČM), který na svém zasedání dne 27. 4. 2020 schválila vláda ČR. Uvedený dokument obsahuje mj. také aktualizované cíle počtu vozidel na jednotlivá alternativní paliva a rozsahu doprovodné infrastruktury v České republice k roku 2030 [1].

Z pohledu vozidel se jedná o vozidla:

• elektrická – bateriová (BEV), plug-in hybridní (PHEV) a s palivovými články (FCEV)
• plynová – zemní plyn (stlačený – CNG, zkapalněný – LNG), zkapalněný ropný plyn (LPG)

Aktuální počty elektrických a plynových vozidel v České republice napříč jednotlivými kategoriemi jsou uvedeny v tabulce 1. Článek se zaměřuje na vodík v silniční dopravě. Z tohoto pohledu bylo u nás registrováno celkem 9 osobních elektrických vozidel s palivovými články kategorie M1, 7 vozidel Toyota MIRAI a 2 vozidla Hyundai NEXO. V NAP ČM jsou cíle pro rok 2030 v tomto segmentu stanoveny na 40–50 tis. osobních vozidel a 870 autobusů, vzniknout by mělo 80 plnicích stanic. Aktuální situaci rozvoje vodíkové silniční dopravy u nás a v zemích Evropské unie (EU) se věnujeme v následujících částech.

VOZIDLOVÝ PARK

Jak dokreslují data uvedená v tomto článku, je oblast vodíkové silniční dopravy v porovnání s jinými palivy dle NAP ČM na samém začátku. Možná, nebo právě proto jsou zatím konsolidovaná validní data veřejně nedostupná, resp. dostupná jen v omezeném rozsahu. Autoři článku získali k oblasti vozidlového parku v EU data z Evropského sdružení výrobců automobilů (ACEA) [3].

V uplynulých dvou letech (2020–2021) bylo v zemích EU registrováno 1 762 nových osobních elektrických vozidel s palivovými články, alespoň jedno vozidlo bylo zaregistrováno v 16 zemích. Největšími trhy byly Německo (772), Francie (272) a Nizozemsko (269). V databázi ACEA bylo u České republiky evidováno 11 registrací nových osobních vozidel (Pozn.: data uvedená v tabulce 1 a obrázku 1 mohou být rozdílná např. z důvodu případných reexportů), ve srovnání s ostatními zeměmi nás tento počet řadil za Itálii na 12. místo.

V roce 2021 bylo celkem v zemích EU registrováno přibližně 9,6 mil. osobních vozidel, 1,6 mil. lehkých užitkových vozidel, 266 tis. nákladních vozidel a 29 tis. autobusů. I přes meziroční růst registrací nových FCEV v zemích EU o 36 % se s celkovým počtem 1 107 ks podílela na všech registracích 0,0097 %. V tabulce 2 jsou uvedeny počty nově registrovaných FCEV dle kategorií v zemích EU. Nejvíce nových FCEV bylo v roce 2021 registrováno v Německu (507 kusů; meziročně +49 %), Nizozemsku (167 kusů; meziročně +6 %) a Chorvatsku (124 kusů). Výrazný meziroční pokles v registracích FCEV byl evidován ve Francii (–68 %).

• Osobní vozidla. V roce 2021 bylo v zemích EU registrováno 1 004 nových osobních FCEV, meziročně o 32 % více, podíl na trhu představoval 0,0105 %. Nejvíce nových FCEV bylo v roce 2021 registrováno v Německu (464 kusů; meziročně +51 %), Chorvatsku (124 kusů) a Nizozemsku (122 kusů; meziročně –17 %). Ve Francii s významným meziročním poklesem o 71 % bylo registrováno 61 nových osobních FCEV. V České republice bylo registrováno 10 nových osobních FCEV, meziročně o 9 vozidel více.
• Lehká užitková vozidla. V roce 2021 bylo v zemích EU registrováno 6 nových lehkých užitkových FCEV, meziročně o 57 % méně, podíl na trhu představoval 0,0004 %. Z uvedeného počtu byla 4 vozidla registrovaná v Německu a 2 v Dánsku.
• Nákladní vozidla. V roce 2021 bylo v zemích EU registrováno 29 nových nákladních FCEV, meziročně o 24 vozidel více, podíl na trhu představoval 0,0109 %. Z uvedeného počtu bylo 21 vozidel registrovaných v Německu a 8 v Nizozemsku.
• Autobusy. V roce 2021 bylo v zemích EU registrováno 68 nových autobusů FCEV, meziročně o 100 % více, podíl na trhu představoval 0,2351 % (pozn. nejvyšší podíl FCEV ze všech uvedených kategorií). Z uvedeného počtu bylo nejvíce autobusů registrovaných v Nizozemsku (37), v Německu (18) a ve Francii (8).

PLNICÍ INFRASTRUKTURA

I přes jednotky registrovaných osobních FCEV v České republice nebyla v době zpracování článku otevřená veřejně přístupná plnicí stanice. Více než 10 let je v provozu vodíková plnicí stanice v ÚJV ŘEŽ v Neratovicích, ta je ovšem neveřejná, stejně jako ta přímo v areálu ÚJV ŘEŽ v Husinci. Pro evropské srovnání v oblasti infrastruktury využili autoři data H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co. KG [4], která jsou veřejně dostupná na webových stránkách https://h2.live/.

V zemích EU bylo v době zpracování článku 147 veřejných vodíkových plnicích stanic (125 ks 700 bar, 22 ks 350 bar), dalších 54 pak bylo v realizaci (39 ks 700 bar, 15 ks 350 bar). S uvedenými stanicemi se lze setkat v osmi zemích EU, nejvíce stanic je provozováno v Německu (101, tj. téměř 70 % všech stanic v EU), Nizozemsku (15) a Rakousku (7). Zajímavé je srovnání počtu vozidel k počtu stanic, v průměru připadá 13 FCEV vozidel na jednu stanici. Nejvyšší poměr, téměř 48 vozidel/stanici, byl evidován ve Francii, kde bylo registrováno 286 FCEV na 6 stanic. V Německu, kde je vodíková silniční doprava oproti jiným zemím již velmi rozvinutá, připadá přibližně 8 vozidel/ stanici. Detailní informace jsou obsahem tabulky 3.

(Pozn.: Relativní srovnání vychází z dat let 2020 a 2021, které měli autoři k dispozici v členění dle zemí EU, v období 2014–2019 bylo v zemích EU registrováno 1 241 osobních FCEV. Reálný počet vozidel na stanici tak bude vyšší, tato data však v členění dle jednotlivých zemí v době zpracování článku nebyla k dispozici.)

PODPORA A VÝZKUMNÉ AKTIVITY V ČESKÉ REPUBLICE

Na podporu budování veřejné infrastruktury pro vozidla na alternativní paliva bylo v České republice v období 2017–2020 vyčleněno 1,2 mld. Kč, z nichž 1,06 mld. Kč bylo přiděleno na konkrétní projekty. Z programu byly podpořeny dobíjecí body pro elektrická vozidla s externím dobíjením (500 rychlodobíjecích + 1 884 běžných), 18 LNG stanic, 10 CNG stanic a 9 vodíkových stanic. Podpora samotných vodíkových stanic přitom činila cca 350 mil. Kč s tím, že dané stanice by měly do konce roku 2023 vzniknout v těchto lokalitách: Praha (2x), Brno, Ostrava (2x), Plzeň, Hradec Králové, Ústí nad Labem a Litvínov.

V roce 2007 vznikla na popud Ministerstva průmyslu a obchodu Česká vodíková technologická platforma, jejímž členem je také Centrum dopravního výzkumu, v. v. i. (CDV). Posláním je podpora vývoje vodíkových technologií a zavádění vodíkového hospodářství v ČR. Přispívá ke koordinaci aktivit subjektů vývoje vodíkových technologií a vodíkového hospodářství mezi sebou spolu s návazností na programy a domácí i zahraniční finanční zdroje [5]. CDV aktuálně pracuje na dvou výzkumných projektech [2], které se věnují oblasti vodíku v dopravě:

• Progresivní rozvoj vodíkového hospodářství v dopravě ČR, který je na roky 2021–2023 podpořen Technologickou agenturou ČR v rámci Programu DOPRAVA 2020+. Cílem projektu je vytvořit nástroje orgánům státní správy, pro efektivní a koncepční rozvoj vodíkové mobility, především s ohledem na využití nízkoemisního vodíku. Vodíkové hospodářství v dopravě ČR je v kontextu projektu chápáno jako nástroj pro plnění závazků ČR o snižování emisí CO₂ a v dlouhodobém horizontu jako nástroj pro snižování závislosti na zahraničních energetických zdrojích v dopravním sektoru ČR.
• Posouzení životního cyklu v elektromobilitě (2022), kde CDV reflektuje snahu snižovat emise vzniklé v dopravě. Elektromobilita a vodíková mobilita mají potenciál snížit celkové emise v dopravě v souladu se strategickým balíčkem Fit for 55 vydaným Evropskou komisí v červenci 2021. Cílem projektu je posoudit celý životní cyklus komponent používaných v současné elektromobilitě a na základě získaných dat určit energetickou náročnost a množství uhlíkové stopy CO_2ekv v kategorii globálního oteplování metodou LCA. Životní cyklus je uvažován jako proces výroby, provozu a odstraňování, tzv. proces „od kolébky do hrobu“. Výsledky budou sloužit k objektivnímu porovnání dopadu vozidel se spalovacím motorem a elektromotorem na životní prostředí.

VÝHLED DO BUDOUCNA V RÁMCI EU V SEGMENTU TĚŽKÉ NÁKLADNÍ DOPRAVY

Přestože se vodíková mobilita zatím nerozvíjí tak rychle jako bateriová elektromobilita, EU si od této technologie slibuje, že výraznou měrou přispěje k dekarbonizaci silniční dopravy, a to zejména v sektoru dopravy nákladní. Např. odhady ACEA hovoří o tom, že v rámci EU a Velké Británie by do deseti let mohlo být v provozu až 60 tisíc nákladních vozidel na vodík, které by mělo obsluhovat nejméně 1 000 vodíkových stanic. [3] Návrh nařízení o zavádění alternativních paliv z tohoto důvodu po členských státech požaduje, aby do roku 2030 zajistily, že na síti TEN-T budou každých 150 km k dispozici vodíkové plnicí stanice s minimální kapacitou výtoče vodíku 2 t/den.

Pokud jde přitom o samotnou nabídku vodíkových nákladních vozidel, dá se říci, že nejdále s vývojem i reálným nasazením těchto vozidel je korejská společnost Hyundai. Vodíkový nákladní automobil této automobilky XCIENT Fuel Cell, jehož prvních 46 exemplářů bylo na podzim 2020 odesláno do Švýcarska, je poháněn systémem dvou sad palivových článků na vodík s celkovým nejvyšším výkonem 180 kW. Do sedmi rozměrných nádrží lze uložit celkem 31 kg vodíku. Dojezd modelu XCIENT Fuel Cell na jednu náplň nádrží je aktuálně cca 400 km, nicméně tyto parametry se budou do budoucna určitě zlepšovat. Záměrem Hyundai pak je uvést v Evropě do roku 2025 do provozu nejméně 1 600 těžkých nákladních vodíkových vozidel. Ambice prosadit se na trhu vodíkových nákladních vozidel má ale třeba i japonská automobilka Toyota (viz např. spolupráce s americkou firmou Kenworth, která vyvinula a v reálném provozu i vyzkoušela nákladní auto Kenworth T680 FCEV s výkonem 470 koní a dojezdem 560 km). Svůj vodíkový model pak představila (ve spolupráci se společností ASKO) též švédská automobilka Scania.

Ani segment lehkých užitkových vozidel nezůstává v Evropě pozadu. Například automobilový koncern Stellantis v prosinci loňského roku oznámil dodání prvních dodávek s palivovým článkem zákazníkovi Suez Group. Vozidlo má baterii o kapacitě 10,5 kWh, palivový článek o výkonu 45 kW, zásobník vodíku na 4,4 kg a nabízí dojezd dle cyklu WLTP více než 400 km. Způsob zabudování baterie a vodíkových zásobníků nijak neomezuje objem nákladového prostoru, který je srovnatelný s jeho dieselovým protějškem, tedy 5,3 m³ ve verzi L1 a 6,1 m³ v L2 s maximálním zatížením 1 000 kg. Stejné parametry má také Opel Vivaro Hydrogen. [7]

SHRNUTÍ A ZÁVĚR

Vodíková silniční doprava je v porovnání s ostatními palivy v zemích EU zatím, zcela logicky, nejméně rozvinutá. Ambicí autorů bylo shrnout dostupná data, která doposud nebyla k dispozici, a dát situaci v České republice do kontextu ostatních zemí EU. Přestože většina automobilek zatím dává v oblasti čistých vozidel přednost těm bateriovým, dostupnost elektrických vozidel s palivovými články na evropském i českém trhu má za následek postupnou zvyšující se penetraci těchto vozidel. Pro rozvoj tohoto druhu dopravy je naprosto klíčová infrastruktura. Zatímco bateriový elektromobil si lze bez nadsázky dobít prakticky kdekoli (jedna z bezesporných výhod), elektrická vozidla s palivovými články jsou na veřejné plnicí infrastruktuře dnes naprosto závislá. Přestože zatím není v České republice veřejně přístupná vodíková plnicí stanice, z výše uvedených informací je zřejmé, že v blízké budoucnosti bude tato zásadní překážka pro rozvoj překonána. V současné době je v realizaci 9 vodíkových stanic, které byly podpořeny částkou 350 mil. Kč. S infrastrukturou nutně souvisí také cena vodíku, např. v Bratislavě v únoru tohoto roku byla otevřená první veřejná plnící stanice na Slovensku, kde provozovatel Messer Slovnaft nabízí 1 kg vodíku za 15,40 € [10]. Při kombinované spotřebě Toyoty Mirai 0,8 kg / 100 km, tj. 12,32 € / 100 km, při kurzu 24,94 Kč / € tedy cca 307 Kč / 100 km.

Klíčový v této oblasti bude i další výzkum a vývoj, jemuž se CDV v tomto ohledu intenzivně věnuje skrze projekty Progresivní rozvoj vodíkového hospodářství v dopravě ČR a Posouzení životního cyklu v elektromobilitě. Aktuální informace a data v návaznosti na NAP ČM, tzn. vč. vodíkové dopravy, jsou k dispozici na webových stránkách www.cistadoprava.cz, které vznikly při řešení projektu „Rozvoj veřejné dobíjecí infrastruktury v kontextu zajištění dopravní obsluhy a zohlednění dopravně inženýrských parametrů“, podpořeného Technologickou agenturou ČR v rámci Programu DOPRAVA 2020+. Hlavní ambicí webu je poskytnout široké veřejnosti aktuální informace z oblasti čisté dopravy – data k vozidlovému parku, dobíjecí a plnicí infrastruktuře jak v Česku, tak i v zemích Evropské unie. V anketách zjišťujeme postoje veřejnosti k aktuálním tématům. Pro odbornou veřejnost je pak určena sekce Projekty [2].

V souvislosti s rozvojem elektromobility, jehož je vodíková doprava součástí, je důležité zmínit téma emisí CO₂. V případě elektrických bateriových a plug-in hybridních vozidel je často zmiňován, zejména v našich zeměpisných šířkách, energetický mix. Hodnota emisního faktoru CO₂ z výroby elektřiny v České republice v období 2010–2020 poklesla o 31 % [8]. Provozovatelé téměř všech veřejných dobíjecích stanic deklarují dodávku elektřiny z obnovitelných zdrojů elektřiny a přibližně třetina uživatelů elektrických vozidel pak využívá k dobíjení elektřinu vyrobenou z fotovoltaické elektrárny [9]. V případě vodíku se nabízí paralela: zatímco zelený vodík je vyráběn elektrolýzou z obnovitelných zdrojů energie, modrý i šedý vodík jsou vyráběny z fosilních zdrojů, zemního plynu, případně metanu. Téma emisí je však natolik široké, že by vydalo na samostatný článek.

Ing. Lukáš Kadula
Ing. Bronislav Vahalík
Mgr. Eva Šragová
Centrum dopravního výzkumu, v. v. i.

Mgr. Jan Bezděkovský
Ministerstvo dopravy

PODĚKOVÁNÍ
Tento článek byl vytvořen za finanční podpory Ministerstva dopravy v rámci programu dlouhodobého koncepčního rozvoje výzkumných organizací.

RECENZE
Mgr. Jaroslav Kepka
vedoucí oddělení politiky a strategií ŽP
(plný text recenze na požádání redakce).

REFERENCE:
[1] Národní akční plán čisté mobility
[2] Čistá doprava | Centrum dopravního výzkumu, v. v. i. [online]. Dostupné z: https://www.cistadoprava.cz/
[3] ACEA – European Automobile Manufacturers‘ Association.
[4] H2.LIVE: Wasserstofftankstellen in Deutschland & Europa [online]. Dostupné z: https://h2.live/
[5] Česká vodíková technologická platforma [cit. 18.03.2022]. Dostupné z: https://www.hytep.cz/
[6] XCIENT Fuel Cell | HYUNDAI Truck & Bus. [online]. Dostupné z: https://trucknbus.hyundai.com/global/en/products/ truck/xcient-fuel-cell
[7] CITROËN DODAL SKUPINĚ SUEZ PRVNÍ Ë-JUMPY HYDROGEN | Citroën | Stellantis. Global Newsroom | Stellantis [online]. Dostupné z: https://www.media.stellantis.com/cz-cs/citroen/press/citroendodal- skupine-suez-prvni-e-jumpy-hydrogen
[8] Aktuální data o elektromobilitě v České republice | Centrum dopravního výzkumu, v. v. i. Čistá doprava | Centrum dopravního výzkumu, v. v. i. [online]. Dostupné z: https://www.cistadoprava. cz/aktualni-data-o-elektromobilite-v-ceske-republice/
[9] Anketa: Zvyklosti při dobíjení elektrických vozidel | Centrum dopravního výzkumu, v. v. i. Čistá doprava | Centrum dopravního výzkumu, v. v. i. [online]. Dostupné z: https://www.cistadoprava. cz/anketa-zvyklosti-pri-dobijeni-elektrickych-vozidel/
[10] VODÍK – POHON BUDÚCNOSTI – Messer Tatragas. Produkty a servis – Messer Tatragas [online]. Dostupné z: https://www.messer.sk/ vodik-pohon-buducnosti?fbclid=IwAR0Uqdqmlit5AbTV3Cj87qe4iDn x8v-oetbooZa0zWIBEvwtUOPKa0l8pLQ