A hidrogén lehet a klíma­semlegesség kulcsa

Az elektromos autók forradalma mellett kevesebb figyelem jut a hidrogén­meg­haj­tásra, pontosabban a hidrogénes üzem­anyag­cellával működő meghajtásra. Pedig a hidrogénnek számos előnye van, nemcsak a fosszilis tüzelő­anyagokkal szemben, de bizonyos területeken még az akkumulátorral működő elektromos meghajtáshoz képest is. Egy hidrogénes autót – a benzineshez hasonlóan – pár perc alatt fel lehet tölteni, a ható­távolsága pedig úgy 500-700 kilométer. A mobilitás azonban csak az egyik jövő­beli felhasználási területe a hidrogén­meghajtásnak, mondja Lepsényi István miniszteri biztos, a Magyar Hidrogéntechnológiai Szövetség elnöke.


Emlékszik, hogy hogyan került először kapcsolatba a hidrogénalapú energiaellátással, illetve a hidrogénmeghajtással?

– Én a járműgyártásból érkeztem, és a járműgyártásban már nagyon hosszú ideje terjed az elektromos hajtás. Ebben a belső égésű motor helyett átveszi a meghajtás és stabilitás feladatát egy elektromotor, alapjaiban megváltoztatva a rendszert. Több éve egyértelmű, hogy az elektromos járművek közeljövőbeli térhódításához semmi kétség nem férhet. Viszont vagy hat-hét éve azzal szembesültem, hogy az már korántsem ennyire triviális, hogy ezek az elektromos járművek honnan fogják kapni az energiát.

A kiállításokon mindig az üzemanyagcellás tanulmányautókat nézem meg legelőször, mint a legnagyobb kihívást jelentő rendszereket. Aztán három évvel ezelőtt az innovációs napon, nemzetközi kerekasztal-beszélgetést szerveztünk a hidrogénről és a mobilitásról. Ez a konferencia teljesen egyértelmű lökést adott abba az irányba, hogy ezzel a kérdéssel szervezetten kell foglalkozni. Így jött létre a Magyar Hidrogéntechnológiai Platform, az iparági vállalkozások találkozóhelyének konzultációs felületeként.

Melyek a platform feladatai?

– A platform azonnal rávilágított arra, hogy a hidrogénmeghajtás terén rendkívül sok az izgalmas kérdés. Az általános beszélgetésen túl a platformnak két fontos feladata van. Az egyik a hidrogénmeghajtással kapcsolatos magyarországi helyzet átfogó felmérése, a teljes értéklánc alapján. Ebbe beletartozik a hidrogén-előállítás jelenlegi helyzete: a hidrogén szállítása, tárolása, a csővezetékek alkalmazhatósága, illetve magának a hidrogénnek a felhasználása. A második feladat a jövőbeli lehetőségek azonosítása.

 A hidrogén energiaforrásként való hasznosítása gondolatának erős támogatást nyújtott a párizsi megállapodás, mely szerint 2050-re klíma­semlegesnek kell lennünk (márpedig a hidrogén elégetésekor nem képződik szén-dioxid, csak víz). Ennek hatására sok ország kidolgozta és elfogadta a hidrogén­stratégiáját. Tehát ebben a helyzetben mértük fel a magyar hidrogén­helyzetet, és egy Fehér könyv formájában publikáltuk is. Az eredmények alapján pedig kidolgoztuk a magyar hidrogén­stratégia előanyagát is. A nemzeti hidrogén­stratégiát végül az elmúlt évben fogadta el a kormány. Tavaly alakult meg a Magyar Hidrogén­technológiai Szövetség, amely számos kezdeménye­zésben vesz részt a nemzeti hidrogén­stratégia megvalósítása érdekében. Kidolgozzuk, hogy hova kell hidrogén­töltő állomásokat telepíteni, illetve keressük azt az üzleti modellt, amely a teher­gépkocsikat üzemeltető cé­geknek megéri, hogy hidrogén­meghajtású teher­járműveket ve­gye­nek. Az elképzelés szerint az évtized végére már több ezer hidrogénes járműnek kell hazánkban közlekednie.

A hidrogénfelhasználás az évszázad közepére megtízszereződhet, az ipari zöld hidrogén-előállítás intenzív fejlődésnek indul, így nőni fog az ipari felhasználás is, az energetikában pedig a hidrogén jelentős mértékben ki tudja váltani a fosszilis energiahordozókat.
Melyek voltak a jelenlegi hidrogénhelyzet felmérésének főbb megállapításai? Melyek a magyar hidrogénipar erősségei, gyengeségei, és hol lehetnek a kitörési pontjai?

– Magyarország helyzete megfelel a többi közép-európai ország helyzetének. Az egyik oldalon viszonylag jelentős a ma­gyar szürke hidrogén­gyártás, ami megjelenik a műtrágya­gyártás­ban, a vegy­iparban, a műanyag­iparban és a kőolaj-finomításban. Ez napjainkban évi 150-160 ezer tonna előállított hidrogént jelent. De ez szürke, ami azt jeleni, hogy reformálás­sal, katalitikus úton állítják elő, és így egy kilo­gramm hidrogén termelésekor tíz kilogramm szén-dioxid szabadul fel. Vagyis ez az eljárás ki­mondottan környezet­szennyező. A mi felmérésünk azt mutat­ta – és a nemzetközi adatok is azt jelzik –, hogy a hid­ro­gén­­fel­hasz­nálás az évszázad közepére körülbelül meg­tízszereződik. Ennek egyik oldalról az lesz az oka, hogy az ipari zöld hidrogén-elő­állítás intenzív fejlődésnek indul, és így nőni fog az ipari felhasználás is, az energetiká­ban pedig a hidrogén jelentős mértékben ki tudja váltani a fosszilis energia­hordozókat, alapvetően a földgázt. Ezeken felül pedig megjelenik a közlekedési célú felhasználás is, ahol a hidrogén ugyancsak teljes egészében helyettesíteni tudja a fosszilis energia­hordozókat.

A hidrogén nagy előnye, hogy az elégetésekor nem képződik szén-dioxid, csak víz. Ha olyan hidrogént használunk fel, amelynek az előállítása során megújuló energiát használtunk, akkor az egész lánc során nulla lesz az üvegházhatásúgáz-kibocsátás.
Hazánk adottságai mennyire felelnek meg a hidrogénipar jövőbeli fejlődési trendjeinek?

– Az elektromos energia előállítása alapvetően a nukleáris energián alapul a jövőben, miközben jelentős fotovoltaikus, illetve biomassza-erőművek építése is szerepel a tervekben. A magyarországi megújulóenergia-felhasználásba tartozik még a nem túl jelentős szélerőmű-kapacitás is, és a tervek szerint a jövőben sem fog ez nagymértékben növekedni. Ha Európában körülnézünk, azt látjuk, hogy szinte minden ország várakozásai szerint a hidrogén felhasználása jelentősen meg fogja haladni az előállítás mennyiségét. A hidrogén-előállításhoz szükséges energia megtermelésében már jelentős különbségek vannak az európai országok elképzelései között. A németek alapvetően a „far off-shore” (vagyis a partoktól távol eső tengeri) szélenergiát kívánják ehhez felhasználni, a franciák a nukleáris energia felé indulnának, Ausztria és Norvégia pedig a vízi energiában lát fantáziát. Ennek ellenére a hidrogénimport valószínűleg mindenütt szükségszerű lesz.

Ennek az a módja, hogy mi magunk előállítjuk az elektromos energiát, majd abból oldjuk meg az energetikai, az ipari és a mobilitási területek ellátását.

Ha a hidrogén egy újabb közvetítőközeg, amelyet az elektromos energia továbbítási láncába illesztünk, akkor ennek mi az előnye más energiatároló megoldásokhoz képest?

– A hidrogénnek vannak előnyei és hátrányai is. Nagy előnye, mint már említettem, hogy az elégetésekor nem képződik széndi­oxid, hanem csak víz. Magyarul, ha olyan hidrogént haszná­lunk fel, amelynek az előállítása során megújuló energiát használ­tunk, akkor gyakorlatilag az egész lánc során nulla lesz az üveg­ház­ha­tá­sú­gáz-kibocsátás. Ezáltal tehát a hidrogéntechnológia alkalmas lehet arra, hogy elérjük a tényleges klímasemlegességet. Hátránya az, hogy a megújuló energiaforrásokat hasznosító zöld hidrogén-előállítás viszonylag drága, hiszen jelenleg hidrolízissel kell előállítani. Természetesen léteznek egyéb hidrogén-előállítási eljárások, amelyek azonban még csak kutatási-fejlesztési fázisban vannak. Másik hátránya, hogy a hidrogén a legkisebb atom, amiből az következik, hogy rendkívül mozgékony, nagyon könnyű, és így nehéz csővezetékben szállítani. A szigetelését sem egyszerű meg­felelően megoldani.

Az emberekben meglévő félelem a hidrogénnel szemben (aminek az oka a vélt égés-, illetve robbanásveszélyessége) nem megalapozott, ha a hidrogént a megfelelő biztonsági elő­írások mellett szállítják, tárolják és használják fel.

A közlekedési célú felhasználásban a hidrogén teljes egészé­ben helyettesíteni tudja a fosszilis energiahordozókat. Az év­­tized végére már több ezer hidrogénes járműnek kellene hazánkban közlekednie.
Az elektromos autók már jelenleg is szerte a világon terjednek, néhány éven belül meg­haladhatják a belső égésű motorral hajtott járművek számát. A hidrogénnel hajtott autók konkurensei-e az akkumulátoros elektromos autóknak?

– Én abból indulok ki, hogy az elektromos járműveknek nincsenek konkurenseik. Az elektromos hajtáslánc jóval egyszerűbb, lényegesen könnyebben vezérelhető, kényelmesebb, és önvezetésre is sokkal alkalmasabb. Tehát az nem kérdés, hogy a járművekben az elektromos hajtáslánc válik dominánssá. A különböző becslések szerint 2030-2035-től már nem fognak új, belső égésű motorral felszerelt járműveket üzembe állítani, hanem kizárólag elektromos hajtásrendszert. Ez egyaránt igaz a személy­gépkocsikra, a haszonjárművekre, a buszokra, a vonatokra, a hajókra és a repülőkre is. Vagyis a mobilitás területén az elektromos meghajtás egyeduralkodóvá válik. A kérdés inkább az, hogy – elektromos meghajtást feltételezve – az energia tárolása akkumulátorral vagy üzemanyagcellával előnyösebb-e. Az akkumulátor előnye, hogy viszonylag kényelmesen kezelhető, és magas a hatásfoka. Gyakorlatilag otthon be tudom dugni az elektromos autót a konnektorba, és az akkumulátor feltöltődik. Ám azt is látni kell, hogy attól, hogy egy jármű elektromos meghajtású, még nem lesz zöld.

Mennyire lehet nem zöld egy elektromos jármű?

– Attól függ, hogy mennyire zöld, hogy a felhasznált áram milyen forrásból származik. Nálunk most az előállított elektromosság majdnem 50 százaléka továbbra is fosszilis energiaforrásokon alapszik. Vagyis az akkumulátoros elektromos meghajtás valójában szén-dioxidot termel, részben az áram előállítása, részben pedig az akkumulátor gyártása révén. Az általános szakmai vélemény szerint az elektromos hajtásláncú jármű teljes életútja során több szén-dioxidot termel, mint egy azonos kategóriájú, korszerű dízelmotorral hajtott jármű. Ennek az az oka, hogy a dízelmotorok hatásfoka rendkívül magas, ellenben az elektromos energiát előállító, esetenként széntüzelésű erőművek hatásfoka alacsony. Ha ezeket az aspektusokat nézem, akkor azt kell mondjam, hogy a hidrogén abszolút versenyképes, hiszen, ha megújuló, tehát zöld forrásból származik, akkor pontosan az akkumulátoros elektromos meghajtás legfontosabb problémái szűnnek meg. Jól látható emellett, hogy a nehéz teherjárműveknél a hidrogén a fosszilis üzemanyagok egyetlen alternatívája. Ahhoz ugyanis, hogy egy nehéz tehergépjármű 70 tonnával megtegyen ezer kilométert, többtonnányi akkumulátort kellene magával vinnie. Ez nemcsak kényelmetlen lenne, de nem is lenne gazdaságos, a feltöltése pedig energiaellátási szempontból okozna nagy gondot.

Vagyis a hidrogénmeghajtású mobilitás terén a haszonjárművek szegmense a fő fókuszpont?

– Kétségtelen, hogy nagyon erőteljesen fejlesztik a hidrogénmeghajtású haszonjárműveket, és már most is számos gyártó készít ilyen teherautókat, általában jellemzően még csak kísérleti jelleggel. Az európai járműgyártók általában 2023-24-re teszik az első hidrogénes tehergépkocsik üzembe állítását. A buszoknál már most is lehet hidrogénmeghajtású buszokkal találkozni, illetve a kiskereskedőkhöz árut szállító, úgynevezett „last mile” kisteherautóknál is nagyon népszerű lesz a hidrogénhajtás. A személygépkocsiknál a hidrogénhajtás használata még messze nem ilyen kényelmes, hiszen például Magyar­országon összesen egy hidrogéntöltő állomás üzemel. Pedig a személygépkocsik is élvezhetnék a hidrogénes meghajtás előnyeit, vagyis a gyors töltést, ami maximum tíz percet vesz igénybe, illetve a nagy, 600-700 kilométeres hatótávolságot. Ehhez az kellene, hogy épüljenek hidrogéntöltő állomások. A kormányzat egyértelműen elhatározta, hogy legalább húsz darab töltőállomást létesít az országban 2030-ig, és ebből az első négy telepítését már idén el kell kezdeni. Persze a négy töltőállomás még mindig nagyon kevés, de egy 600 kilométeres hatótávolságú járművel és négy állomással már az egész ország bejárható.

Az elektromos hajtásláncú jármű teljes életútja során több szén-dioxidot termel, mint egy azonos kategóriájú, korszerű dízelmotorral hajtott jármű. Ezt tekintve a hidrogén abszolút versenyképes, a nehéz teherjárműveknél pedig a fosszilis üzemanyagok egyetlen alternatívája. Már most is lehet hidrogénmeghajtású buszokkal találkozni.
A hidrogénmeghajtás mekkora technikai átalakítást igényel a belső égésű meghajtáshoz képest? Vagyis a ma ismert típusok könnyedén átalakíthatók-e hidrogénessé?

– Egy hidrogénmeghajtású jármű akkor működik hatékonyan, ha erre a célra lett tervezve. Ha az elektromos hajtásláncot tekintjük, akkor ehhez képest nem kell túlságosan sok változtatást végrehajtani ahhoz, hogy a hidrogénes meghajtásra is optimálissá váljon a rendszer. A hajtáslánc nagy része azonos maradhat, mindössze egy hidrogéntartályt, illetve egy hidrogén-üzemanyagcellát kell beépíteni az akkumulátor helyett. A vasúton, ahol már ma is elterjedt a dízel-elektromos meghajtás (vagyis egy dízelmotor hajtja meg bennük a generátort, ami áramot termel, és ez hajtja az elektromotort), könnyedén helyettesíthető a dízelmotor az üzemanyagcellával. A vasút egyéb rendszerei változatlanok maradhatnak.

 Természetesen folyamatosan fejlesztik a hidrogénmeghajtás minden elemét, így a hatékonyság folyamatosan javul. Ahogy más üzemű járműveknél, itt is jelentősen befolyásolja a fogyasztást például az, hogy mennyit megy a klíma, a fűtés, illetve, hogy mennyire egyenletes a sebesség.

Az akkumulátoros elektromos autókkal szembeni legfőbb kritika az, hogy az akkumulátorok előállításához szükséges nyersanyagok, például a ritkaföldfémek bányászata igen környezetszennyező, ráadásul e környezetszennyezés jellemzően a harmadik világban történik, ahol nem is élvezhetik az elektromos autók előnyeit. Az üzemanyagcellák előállítása mennyire szennyezi a környezetet?

– Messze nem annyira. Nagyon sokfajta üzemanyagcella létezik, részben fejlesztési, részben elkészült stádiumban. Általánosságban elmondható, hogy az üzemanyagcellák előállítása műszakilag nem egyszerű, de nem is környezetszennyező.

Nagyon sokfajta üzemanyagcella létezik, részben fejlesztési, részben elkészült stádiumban. Bár az  üzem­anyagcellák előállítása műszakilag nem egyszerű, nagy előnye, hogy nem környezetszennyező.
A jelenleg elterjedt eljárásokon kívül hogyan lehet hidrogént előállítani, ami esetleg nem bocsát ki ennyi szén-dioxidot?

– A mostani szürke hidrogén-előállítás földgázból történik, és a szén-dioxid a mellék­terméke, amely a levegőbe jut. Másik megoldás lehet, hogy elektrolízissel, víz bontásával termeljük a hidrogént, elektromos energia fel­használásá­val, amelynek során oxigén keletkezik. A hidrogén elégetése­kor ugyanez a reakció zajlik le fordított irányba. Például építünk egy foto­voltaikus erőművet, és hozzá­építjük az elektrolizáló üzemet. Az üzemben hidrogént állítunk elő, és ezt az erőmű területén tároljuk. Ha nem süt a nap, akkor a hidrogén segítségével elektromos energiát termelünk, és ezt vissza­tápláljuk az elektromos hálózatba. Ha süt a nap, és a hidrogénre energetikai szempontból nincs szükség, akkor lehet felhasználni más célokra. Lehetséges eljárás még a pirolízis, amelynek során ugyancsak zöld módszerrel történik a hidrogén előállítása.

A hidrogénmeghajtású járművek, illetve az üzemeltetés költségei hogyan aránylanak most a fosszilis, illetve az akkumulátoros elektromos meghajtású járművek árához?

– Az általános kép szerint egy elektromos jármű nagyjából más­fél­szer drágább, mint egy ugyanolyan, belső égésű motorral ellátott jármű, míg a hidrogénes járművek a duplájába kerülnek a fosszilis meg­hajtásúaknak. Vagyis a beszerzési költségük valóban lényegesen nagyobb. Sok országban gondolkodnak azon, hogy hogyan lehet, például állami támogatással, semlegesíteni az árkülönbség hatását. Az üzemeltetési költség értelem­szerűen attól függ, hogy milyen áron lehet elő­állítani a hidrogént. Jelenleg egy kilogramm hidrogén – amellyel tehát nagyjából 100 kilométert lehet autózni – ára 10 euró körül van. A célkitűzés az, hogy ezt a költséget le kell vinni 2-3 euróra, és akkor a hidrogén­meghajtás már gazdaságilag is meg fogja érni, nem csak a környezetünk és a jövőnk szempontjából.•


 
Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018  2019  2020  2021  2022
Címkék

Innotéka