Helyzetbe hozott H₂
Évek óta sokan úgy tekintenek erre a gázra, mint ami az energiaátmenet hiányzó láncszeme. Egyelőre olyan helyeken érdemes felhasználni, ahová a – tervek szerint egyre „zöldebb” – villanyáramot nem tudjuk odavezetni.
„Nem lehet mindent közvetlenül villamosítani” – mondja a WindEurop szélenergia-szövetség vezetője, Giles Dickson. „Ahol ez a helyzet, ott a hidrogénnek juthat a karbonsemleges energiahordozó szerepe. Ilyen a nehézipar és a kamionos áruszállítás egy része is.”
Például az acéliparban fontos funkciót láthatna el ez a gáz. Ugyanis most főleg szenet – vagy mérgező hatású szén-monoxidot – használnak, hogy a nyers vastól elvonják az oxigént (redukció). Viszont „kék” vagy „zöld” hidrogénnel ez gyorsabban és klímasemlegesen oldható meg: a hulladék így közönséges víz.
Hasonlóan vélekedik Schannen Frigyes a Roland Bergertől (nemzetközi vállalati tanácsadó cég): „Akár üzemanyagként, akár alapanyagként, a tiszta hidrogén és származékai különösen fontosak lesznek például a nehéziparban és a közlekedésben.” Arra is vannak próbálkozások, hogy a szél- és napenergiával működő erőművek H₂-t előállítva tárolják a fölösleges áramot. Így azt nem kell potom, sőt negatív áron elkótyavetyélni.
2030-ra az Európai Bizottság tervszámai szerint 55%-kal kell visszafogni a CO₂-kibocsátást. Ennek teljesítéséhez az európai hidrogénigény akkoriban várhatóan meghaladja a 30 millió tonnát. Viszont ez a háromszorosa az unió H₂-stratégiájában leírt szakpolitikai célkitűzésnek.
Mire használunk hidrogént?
Alapvetően csak kémiailag kötött formában érhető el a hidrogén a Földön, ilyen a víz, földgáz, kőolaj (stb.). Ám vegyipari alapanyagként régóta használjuk. Például kénsav és ammónia gyártásához, utóbbi kell a műtrágyához is, vagy telítetlen olajok, zsírok előállításához (pl. margarin), továbbá kőolaj-finomításhoz, petrolkémiai termékekhez. Emellett a ma még kis számú üzemanyagcellás járművek – személy- és teherautók, buszok mellett akár mozdonyok is – tankolnak cseppfolyós hidrogént. Mivel nekünk kell előállítani, ezért nem energiaforrás, csak másodlagos energiahordozó a H₂.
Hogyan állítjuk elő?
Vajon miért kap többféle színes előnevet ez az amúgy színtelen, szagtalan gáz? Miközben komoly energiabefektetéssel állítják elő a hidrogént, ehhez ipari léptékben főleg metánt használnak. ami a földgáz fő alkotórésze (CH₄). Előbbinél „szürke” jelzőt kap a H₂, kivéve, ha a közben keletkező CO₂-t megkötik, mert úgy „kék”. Bevetnek még kőszenet és vizet (szénelgázosítás után víz-gáz reakcióval), ez bizony „fekete” (CO₂-megkötés híján). Ha végül szilárd szenet is kinyernek, „türkiz” lesz a gáz, persze szintén csak névleg.
Ám a klímalobbisták és a politikusok igazi kedvence a zöld hidrogén, amit szintén zöld árammal állítanak elő vízbontás (elektrolízis) révén, de még nagyon drágán. Nem túl jó a hatékonysága (75% vagy még kisebb), így az előállítási költség is magas (Európában kb. A kívánt értékhatár egy kilogramm zöld hidrogénre 1,5 dollár, míg ez mostanában akár 6 dollár/kg.
Miként szállítjuk?
Sajnos a hidrogén szállítása a ma elérhető technológiákkal gyakran költséges, bonyolult sőt kockázatos – állapítja meg az említett Roland Berger cég. Tanulmányuk szerint három formában lehet költséghatékonyan szállítani a hidrogént, de mindegyiknek akad előnye és komoly hátránya. Költség-összehasonlító modellszámításokat is végzett a tanácsadó cég, ennek fő tanulsága, hogy nincs egyedül üdvözítő logisztikai megoldás.
Ha a globális felmelegedést +1,5 °C-ra akarjuk korlátozni, a hidrogén 25%-ával globális kereskedelem zajlik majd – jósolja az Irena (Nemzetközi Megújuló-energiai Ügynökség). Ennek felét ammóniaként, másik felét csővezetékekben hidrogéngázként szállítják majd 2050-re. Az ilyen szállítások 70%-át alapanyag és üzemanyag gyanánt fogják használni. A vezetékes megoldás főleg Európára és Latin-Amerikára lesz jellemző.
Mindez drága mulatság lesz, dollárban és euróban is sok-sok milliárdot kell költeni az infrastruktúrára. A németek 2030-ra tervezett, 5100 km hosszú hidrogénvezetéke – noha nagyrészt a a meglévő gázvezetéken alapulna – mintegy 6 milliárd euróba fog kerülni. Ezért 90 uniós energiaipari cég – köztük a magyar MVM és FGSZ – sürgeti az Európai Bizottságot, hogy a földgázba kevert hidrogént fogadja el átmeneti megoldásként.
Szállítási technológia
Jelenleg háromféle, ipari méretben kivitelezhető megoldás áll az előtérben:
- folyékony hidrogén –253 °C-ra hűtve
- ammónia (NH₃)
- folyékony szerves anyag (angol röv.: LOHC)
Az első mennyiségileg igen hatékony, de drága és energiaigényes ( cseppfolyósítás, hűtve tartás). A másodikra régóta vannak ipari eljárások, sajnos az ammónia mérgező, oda-vissza alakítása energiát visz el. Az LOHC biztonságos, takarékos verzió, tartályokban szállítható (hajó, vasúti és teherkocsi), de ipari méretben még nem vizsgázott. (Forrás: Roland Berger)
Ki profitál belőle?
Most sóhajthat a kedves olvasó – persze hogy Kína. Hatalmas fejlesztésekbe kezdtek, és ezek zöme néhány éven belül termelni kezdi a gázt. De ők a karbonsemlegesség érdekében főleg saját piacukat, emellett főleg Japánt és Dél-Koreát látják el hidrogénnel. Azért vigyázzunk: elektrolizáló eszközeik ára ma is csak negyede(!) a hasonló nyugati masináknak. Meglepetésre Chile is potenciális nyertes: éghajlati adottságai és szabad területei miatt 1800 gigawatt kapacitású zöld erőmű telepíthető náluk – ez kereken 750 Paks II atomerőművel érne föl.
Ausztrália a K+F terén is belehúzott, két éve már olcsó anyagú, nanoszerkezetű elektródákkal bontották a vizet. Most a forradalminak tűnő „kapilláris táplálású elektrolizáló cella” lehet az ausztrál adu ász. Ám az ötödik kontinens csúfosan rajtolt: a világ első H₂ tartályhajója, a Suiso Frontier kék hidrogént vitt volna Japánba, sajnos kiderült, hogy az fekete (széngáz + víz reakció, légkörbe fújt CO₂). Ráadásul a hajón tűz ütött ki…
Bizony a H₂ szinte láthatatlan lánggal ég és lobbanékonyabb, mint a benzin, bár energiasűrűsége jóval kisebb. Rendkívül illékony, képes tönkretenni a tartály anyagát, hogy elszökjön. A már taglalt energiafaló gyártással, szállítással együtt érthető, hogy jó néhányan svindlit kiáltanak. Szerintük megoldás helyett problémahegyekbe fogunk belefutni, miközben szórjuk a tízmilliárdokat.
