Zöld hidrogén: nem ámítás, hanem valóság!

Fóti Marcell cikkeit a témában szintén üdvözöljük, hiszen fontos, hogy mindenki, aki energiafogyasztó tájékozott legyen. Az, hogy mivel világítunk, fűtünk, hajtjuk meg a járműveinket, befolyásolja a hétköznapjainkat és kihat a jövőnkre. A különvéleménynek is helye van, ám érdemes nem ellenállni a tényeknek, kitekinteni a saját (személyautós) buborékunkból és több aspektusból megvilágítani egy-egy kérdést, még ha hitet is teszünk, ahogy a szerző is, egy megoldás mellett.

Fóti Marcell cikke(i) a hidrogén közlekedési és energiaipari felhasználásának lehetőségeiről – vagy inkább lehetetlenségéről és az akkumulátoros technológia győztesként való kihirdetéséről indítottak arra, hogy bekapcsolódjunk a beszélgetésbe. Tekintve, hogy mi évtizedek óta az energetikai, ezen belül jó pár éve a hidrogéniparban is dolgozunk, ami igencsak élénk mostanában, sok feladatot adva nekünk. Összeírtuk munkatársaimmal, ahol vitába szállunk a cikkek írójával.

Érdemes beszélni a színekről! ...Fosszilis alapon gyártott szürke, nagy széndioxid lábnyomú hidrogént használ jelenleg nagy mennyiségben a vegyipar, az élelmiszeripar, az agrárszektor, a petrolkémiai ipar és az ammóniagyártás. A zöld hidrogén iránti keresletet ma három tényező mozgatja: az energiafelhasználás dekarbonizációja, a közlekedés zöldítése és az energiatermelés kiegyensúlyozása. Az iparban használt szürke hidrogén zöldre váltásával, tehát egy környezetbarát termelési eljárású forrás biztosításával máris tettünk a bolygónkért. A nehézgépjárművek esetében például a hidrogénes meghajtás versenyképesebb lehet, egyes közlekedési módok esetében alternatívát jelenthetnek a szintetikus üzemanyagok, illetve megoldás lehet az üzemanyagok karbonmentesítése.

A hidrogén, mint energiaközvetítő, mint a dekarbonizációs törekvések egyik reális bázisa más megoldásokkal szemben több előnyös tulajdonsággal is rendelkezik. A hidrogén sem, ahogy az akkumulátor, a napelem és az atomenergia sem az energetika mindenre is jó csodafegyvere.

Megújulókkal elektrolízissel viszonylag egyszerűen vízből előállítható a zöld hidrogén; az akkumulátorokkal szemben nagyon hosszú ideig, nagyságrendekkel nagyobb energiasűrűséggel tárolható energiaveszteség nélkül, nagy távolságra is viszonylag gazdaságosan szállítható és a hidrogén alkalmas olyan ágazatok, területek energiával való ellátására, amelyek esetében a villamosításra nincs lehetőség vagy drága a hálózatépítés.

Kincs, ami nincs felvetésre a Global Hydrogen Review 2022 adatai szerint az elektrolíziskapacitás gyors növekedése várhatóan folytatódik és felgyorsul az elkövetkező években. Világszerte jelenleg mintegy 460 elektrolizáló projekt van fejlesztési vagy megvalósítási szakaszban. A globális elektrolizáló kapacitás 2022 vége felé meghaladhatja az 1 GW-os szintet, elérheti az 1,4 GW-ot, 2030-ra 130 GW jelenleg az előrejelzés. Azon nemzetek száma is növekszik, akik megfogalmazzák a nemzeti hidrogénstratégiájukat. Azaz igen sok ország, vállalkozás ad esélyt a hidrogénnek, a zöld hidrogénnek az energiamixben. Nem vitatjuk, hogy világszerte zömmel pilot projektek futnak K+F vizsgálatokkal. És az is igaz, hogy a hidrogén elterjedése függ: az előállítás hatásfokától, gazdaságosságától, a szabályozási környezettől.

A szerző kiinduló tévedése miszerint a hidrogénipar azért életképtelen, mert nincs H₂ molekuláris állapotában a természetben, vagy hogy nem elég. Nos, ez ugyanennyire igaz a 95-ös benzinre, a dízelolajra, vagy éppen a ceruzaelemre. Ezek az emberiség által „feltalált” mesterséges energiaközvetítők. Előállításuk ugyanúgy energiát igényel, és semmivel sem könnyebb, mint a hidrogéné. Az energiamérlegük – ha a kitermelést, a finomítást, a szükséges motor előállítását és minden egyéb előkészületet összeadunk – kiábrándítóan rossz. Ugyanez igaz egyébként az étkezésre: az ember borzasztó hatékony gép, egy szelet Eszterházi torta elég kalóriát jelent az egész napos tevékenykedéshez, a torta legyártása mégis sokkal több energiával jár. Meg tudjuk-e enni a Földre érkező fényt? Nem. Konverziót hajtunk végre, olyan termékké, ami kompatibilis belső erőforrásunkkal. Kirándulásra inkább csomagolunk a gyereknek szendvicset, energiaszeletet, semmint lisztet, kockavajat és befőttet.

Kísérletezés áttörés nélkül felvetésre: a technika története számtalan - az adott korszakban elsőre - látszólag képtelen és költséges ötletet vonultat fel, aztán mégis... Attól, hogy valamivel próbálkoznak, valamin még dolgoznak a műszaki tudományok, nem azt jelenti, hogy eleve kudarcra van ítélve. Ezen az alapon a polgári légiközlekedést megelőző évszázados ügyetlenkedés, vagy a holdraszállás előtti megannyi fiaskó is intő jel kellett volna legyen: nincs ezeknek értelme. Az automobilok ősének tekinthető háromkerekű Benz Patent-Motorwagen 16 km/h-s végsebesség elérésére volt képes és a megépítési költsége az egekben volt. És tessék: végül sikerült...

A siker kulcsa sokféle lehet: újszerű megközelítés, egy új alapanyag, háttériparágak beérése, életképessé váló üzleti modell. És mi a helyzet a hidrogéniparral? Miért nem harapott rá a piac az elmúlt évtizedekben? Elsősorban azért, mert a szennyező fosszilis források a múltban lényegesen olcsóbbak voltak. Persze ha nem tekintjük a nehezen számszerűsíthető externális, egyészségügyi, környezetkárosítási költségeket, amik a hidrogénnél minimálisak, és a költségolló már zárul. A magas költségek okai: az egyik a berendezések beruházási költsége, ami csökkenthető a tömeggyártás felfutásával, hasonlóan az akkumulátorok és napelemek költségpályájához. A másik a hidrogén előállításához szükséges villamos áram mennyisége és költsége. A fejlesztések, alkalmazási módok révén egyrészt nő az elektrolizáló összhatásfoka, másrészt az elmúlt évek elhozták számunkra a megközelítőleg ingyenes villamos áramot.

„Ingyenes?!” — Nos, lakossági felhasználóként az éjjel és nappal rendelkezésre álló hálózati áram már egy prémium termék, aminek megvan a maga ára. Azonban a hidrogéniparnak jó az az áram is, ami a rendszertelenül, eltárolhatatlanul a Földre „ömlő” napból keletkezik a napelemes forradalom nyomán a csúcsidőszakokban, már-már feleslegesen nagy mennyiségben. Az utóbbi hetekben sorra dőlnek meg itthon is a napelemes áramtermelési rekordok, a napos időkben már több mint 1 GW „felesleges” áramot termelünk a fogyasztáshoz képest, de csak délben. Az alaperőművek visszaszabályozása nem egyszerű és nem olcsó, a rendszerszabályozási költségek is egyre magasabbak. Exportálni nem nagyon éri meg, mert amikor nálunk süt a nap, akkor jó eséllyel a környező országokban is, tehát nincs piaci igény, távolabbra szállítani pedig problémás és költséges. A fő baj az, hogy éjjel és esős időben fordított a helyzet, azaz tárolni szükséges valahogyan. Itt jövünk mi a képbe: a Ganzair szállítja be és jelenleg építi rendszerbe a hidrogéntermelő és -tároló technológiát két magyarországi projekt helyszínén, ami tisztán napenergiával állít elő hidrogént, kifejezetten olyan időszakokban, mikor az áram egyébként szinte eladhatatlan lenne, vagy akár még fizetni is kellene, hogy valaki vezesse el a megszületés helyéről. Ily módon a hidrogéntermelés a hálózat túlterheltségének csökkentésére, szabályozására is szolgál: win-win.

A napelemek megtermelik az áramot, minek belevinni még egy csavart a dologba, és tovább konvertálni? – veti fel a szerző. Az ő elképzelése szerint az akkuipar már megadta a választ az áram tárolására. Ugyanakkor elismeri, hogy az akkuk a hidrogénhez képest nagyon gyenge energiasűrűség miatt kényelmetlenül nagyok és nehezek, és a hozzájuk szükséges ritka alapanyagok mennyisége véges. Mindazonáltal a szerző feltételezi a további hatékonyságjavulást, az energiasűrűség növekedését, hétköznapibb anyagokból előállítható akkuk eljövetelét. Pedig intő jel lehet az akkumulátorárak alakulása 2022-ben: évtizedes csökkenés után a tendencia megállt, és immár enyhe drágulás tapasztalható (a témáról érintőlegesen itt olvashat bővebben). A szerző így is az akkuk mellett teszi le a voksát. A megújuló energiára való átállás legnagyobb kihívása az időben eltérő termelés és fogyasztás kiegyensúlyozása, azaz az energiatárolás, amelyre a hidrogén ideális megoldás lehet: elektromos árammal a hidrogén előállítható; a nap- és szélerőművek időszakos energiatúlkínálata a hidrogénben gyakorlatilag korlátlan ideig raktározható; majd igény szerint villamos vagy hőenergia nyerhető belőle.

Jó eséllyel a közeljövőben számos szabadalom visz majd még közelebb ahhoz, hogy az áhított polgári célú felhasználás és tömeges elterjedés végbe mehessen. Igen, a földgázhálózatot hidrogénszállítás szempontjából vizsgálni kell, habár a 70-es évekig Budapesten városi gázhálózat működött, amiben a hidrogén jelentős alkotórész, tehát van bizonyos tapasztalat. Igen, a robbanásveszéllyel kapcsolatosan is szükséges a körültekintő mérnöki tervezés, a szabályozás a kockázatok minimalizálására. Azonban a benzinkutaknál sem szoktunk szalonnát sütni nyílt tűzön. Mint ahogy van, lehet példa akkumulátoros autótűzre is és annak eloltása nem egy egyszerű feladat, ahogy egy dízel- vagy benzintűzé sem. A hazai pilot projektekből is folyamatosan tanulni fogunk, ez most olyan terület, ahol nem kullogunk a világ után, hanem még együtt az élbollyal.

Ellephetik-e a hidrogénautók pár éven belül az utakat? Nem hisszük mi sem. Van-e akkor értelme a hidrogénben gondolkozni? Nagyon is! Az elmúlt évek summázata – coviddal, ellátási láncok válságával, háborús szankciókkal – mindent egybevetve az, hogy a legjobb stratégia a több lábon állás, és a lehetőségekhez, igényekhez mért legjobb energiaellátási és meghajtási koncepció választása, közlekedésben, termelésben, fűtésben, hűtésben. A hidrogén nem lesz egyeduralkodó. Még csak nem is az a technológia lesz, ami nyugdíjazza az elektromobilitást, hanem éppenséggel kiegészíti azt. Különleges előnyei vannak, amikről kár lenne lemondani: amit az energiasűrűség tekintetében például a szerző is elismer. Egy cikkében Marcell a töltési sebesség problémát is félresöpri, mivel ő éjjel tölti az autóját otthon, így ezzel nincs gondja. Csakhogy a statisztikákat nézve kiderül, hogy az autók nagy többsége az utcán parkol. Azokat hogyan lehet tölteni? Az ablakokon kilógatott kábelekkel vagy minden parkolóhoz lesz egy konnektor? De gondoljunk bele, hogy a csomagfutárok, terítő kisteherautók, helyközi közlekedés, a szervizautók hogyan tudnának működni, ha naponta munkaidőben fél-egy órát kényszertöltéssel vesztegelnek? És mi legyen a kamionokkal? Egy másik, amire érdemes felhívni a figyelmet, az az újra felhasználhatóság: vízből keletkezik hidrogén, aminek felhasználása során víz keletkezik. Nincs káros melléktermék, nincs korom, nincs szétszerelendő akkucella, nem kell, hogy kísértsen minket az Afrikában tornyosuló rozsdás, szivárgó alkatrész-halmok képe.

Ugyanakkor csak ezen előnyök erőszakosan egyoldalú kiaknázását semmilyen hidrogénipari szakértő sem kívánja: nem elvárás, hogy lecseréljék az emberek az összes járművet üzemanyagcellásra, a töltőhálózatokat, a pizzasütő kemencét vagy a faszenes kerti grillt. A 2020-ban megalkotott, és cégünk által is követett magyar nemzeti hidrogénstratégia is sokkal inkább a vertikumra koncentrál, az ebben rejlő iparfejlesztési lehetőségekre. Korlátozott területen, fix kezdő és végcél között mozgó, napi több műszakban dolgozó vagy éppen nagy távolságra és nagy teher mozgatására hivatott haszongépjárművek esetében a hidrogén már most jobb választás, mint az akkumulátor. És az ammónia, metanol, más szintetikus, a „hagyományos” belső égésű motorokban használható üzemanyagok is a láthatáron vannak már. Ehhez szintén hidrogén kell kombinálva az egyes területeken továbbra is nélkülözhetetlen fosszilis technológiák széndioxid kibocsátásának befogásával.

Sok víz fog még lefolyni a hidrogénüzemű gépek „kipufogócsövén”, míg általánossá válnak a hidrogén üzemanyagcellás, ammónia, metanol vagy más szintetikus üzemanyagú iskolabuszok, targoncák, tengerjárók, ugyanakkor biztosra vehető, hogy már ebben az évtizedben szemmel látható részarányuk lesz a piacon.

A zöld hidrogén olyan álom, ami a szemünk előtt valósul meg, 2023-ban, Magyarországon.