Vodík, palivo budoucnosti, má své centrum v Brně
Vodík je jedním z klíčových pilířů dekarbonizace dopravy a má v Česku svou vlajkovou loď – Centrum dopravního výzkumu (CDV). Koordinuje Národní centrum vodíkové mobility, vyvíjí unikátní technologie pro kontrolu čistoty paliva i rychlé plnění vozidel a spravuje datovou základnu pro celý vodíkový ekosystém v ČR. O jeho výsledcích a aktivitách jsme mluvili s Mgr. Romanem Ličbinským, Ph.D., ředitelem Divize udržitelné dopravy a diagnostiky staveb a hlavním řešitelem projektu.
CDV je vnímáno jako klíčová instituce pro mobilitu. Jakou roli v jeho strategii hraje právě vodík a co si máme představit pod projektem Národního centra vodíkové mobility (NAHYC-m)?
V rámci naší Divize udržitelné dopravy a diagnostiky dopravních staveb vnímáme vodík jako jeden z nejdůležitějších pilířů dekarbonizace, zejména v segmentech, kde bateriová řešení narážejí na své limity. Projekt Národního centra vodíkové mobility (NAHYC-m), který je spolufinancován se státní podporou Technologické agentury ČR v rámci Programu Národního centra kompetence a který CDV koordinuje, je ambiciózní platforma propojující státní sféru, špičkový akademický výzkum a strategické průmyslové partnery. Naším cílem je během let 2023 až 2028 přispět konkrétními kroky ve výzkumu a vývoji k reálné aplikaci vodíkových technologií v praxi. Centrum se zaměřuje na celý řetězec od výroby vodíku přes jeho skladování až po vývoj infrastruktury pro dálkovou i ostrovní dopravu. Minimalizujeme legislativní bariéry a formulujeme cíle pro strategické dokumenty státu, jako je Vodíková strategie ČR.
Jedním z vašich nesporných úspěchů je projekt, který se věnuje tzv. „Ostrovním řešením“. Můžete nám přiblížit jeho výsledky?
Tento projekt byl úspěšně dokončen koncem roku 2025 a jeho hlavním přínosem je vytvoření ucelené sady nástrojů pro rozvoj regionálních vodíkových mikrogridů. Vyvinuli jsme tři klíčové metodiky: návodnou metodiku pro zájemce o realizaci mikrogridů, metodiku pro posuzování těchto záměrů ze strany státní správy a metodiku posuzování lokality z hlediska bezpečnosti. Tyto výstupy jsme validovali na konkrétních příkladech, například pro město Brno nebo energetické centrum v Plané nad Lužnicí. Díky tomu dnes nabízíme služby zpracování komplexních studií proveditelnosti pro vodíkové hospodářství. Disponujeme nástroji, které umožňují spočítat energetickou náročnost, investiční i provozní náklady a následně celý systém optimalizovat.
Mimořádně zajímavý je váš vývoj v oblasti kontroly čistoty paliva. Proč je vyvinuté odběrové zařízení tak unikátní a jak se vám podařilo eliminovat riziko zkreslení analýz?
Čistota vodíku je pro životnost palivových článků naprosto klíčová, protože i stopové znečištění může způsobit nevratné poškození membrán. Ve spolupráci se společností APT jsme vyvinuli odběrové zařízení pro vysokotlaký vodík, které klade extrémní důraz na čistotu celého procesu a dokonale vyhovuje následným pracím v laboratoři. Unikátnost řešení spočívá v minimalizaci mrtvých prostor, tedy míst v potrubí a armaturách, kde by mohly zůstat zbytky plynů z předchozích měření, které by analýzu zásadně zkreslily. Používáme speciální konstrukční prvky a unikátní zařízení pro čištění vzorkovnic před samotným odběrem. Proces vakuování a proplachu v topné komoře garantuje, že ve vzorkovnicích nezůstanou žádné kontaminanty z předešlých měření, které by mohly ovlivnit výsledky analýzy. Naše laboratoř LCDV úspěšně dokončila vývoj analytických metod pro analýzu nečistot ve vodíkovém palivu v rozsahu mezinárodních norem ČSN ISO 14687 a ČSN ISO 21087 a následně úspěšně prošla procesem akreditace Českého institutu pro akreditaci. V rámci akreditovaného portfolia tak využívá synergie pokročilých technik plynové chromatografie (GC) a infračervené spektrometrie (FTIR). Vybudování tohoto expertního zázemí v CDV představuje významný příspěvek k rozvoji vodíkové mobility. Výrobci vodíku a provozovatelé plnicích stanic mají nyní k dispozici další certifikované pracoviště, které ověří shodu paliva s přísnými standardy.
V oblasti plnění vozidel se nyní hodně mluví o „ekosystému rychlého plnění“. Co je přesně jeho náplní a jaký přínos to bude mít pro provozovatele flotil?
Současný standard plnění do 60 g H2/s je pro těžkou dopravu nedostačující. Pokud má například vodíkový vlak doplnit 200 kg paliva, trvalo by mu to neúměrně dlouho. Naším cílem je vývoj komponent pro plnění rychlostí přesahující 60 g H2/s podle nového standardu SAE J2601-5, s vizí dosáhnout až 120 g/s i více. Hlavní výhodou je zkrácení doby plnění – například u městského autobusu na celkem 5–6 minut. Zásadní podmínkou však je, že i samotné vozidlo musí být konstrukčně přizpůsobeno, aby dokázalo takto rychlé plnění pojmout. Jde o technologicky náročný úkol, protože při vysokých průtocích dochází k extrémnímu ohřevu nádrží a nároky na chlazení jsou obrovské. Vyvíjíme proto pokročilé řídicí algoritmy využívající fuzzy logiku a neuronové sítě, které zajistí optimalizovaný a stále bezpečný průběh plnění. Výsledkem bude mobilní vývojová platforma pro testování v reálných podmínkách.
Strategické rozhodování státu i krajů se neobejde bez kvalitních dat. Jak k tomu přispívá váš výzkum v oblasti datové základny a co nového přinese Vodíková mapa ČR?
Tato iniciativa je naší reakcí na potřebu státu a krajů mít k dispozici robustní datovou základnu. Bez přesných dat o výrobních kapacitách či odběrných místech nelze mít o vodíkovém ekosystému efektivní přehled. Hlavním účelem je rozšíření a systematická aktualizace Vodíkové mapy ČR, kterou CDV spravuje. Nově do ní integrujeme vrstvy pokrývající vzdělávací instituce, výrobce technologií, výzkumné projekty a organizace. Nebude chybět ani vrstva zobrazující aktuální závazky vyplývající z evropského nařízení AFIR. Vzniká tak komplexní databázový systém, který má charakter veřejné služby a umožní politikům i investorům činit kvalifikovaná rozhodnutí podložená daty o aktuálním stavu a plánovaném rozvoji.
Vodík je často skloňován v souvislosti s ekologií, ale i zde je však nutné posuzovat celý životní cyklus. Můžete zmínit vaše aktivity v oblasti LCA, které získaly i prestižní ocenění?
Ano, v oblasti výzkumu environmentálních dopadů jsme zaznamenali významný úspěch, když náš tým získal ocenění za odborný článek „Energetická náročnost a environmentální dopady výroby vodíku“. Tato studie se zaměřuje na posouzení životního cyklu (LCA) výroby vodíku pomocí PEM elektrolýzy. Vyhodnotili jsme environmentální dopady výroby vodíku v závislosti na složení elektrického energetického mixu využívaného pro provoz elektrolyzéru. V analýze jsme zohlednili celý životní cyklus zařízení, od výroby jednotlivých komponent přes provoz až po konec jejich životnosti, a srovnali jsme scénáře vývoje českého energetického mixu pro roky 2024, 2030 a 2040. Je to důležitý vědecký podklad, který ukazuje, že vodík není univerzální „všelék“, ale musí být nasazován koncepčně tam, kde dává z environmentálního i ekonomického hlediska skutečný smysl.