A hidrogéngazdaság

Átadták Magyarország első hidrogéntöltő állomását Budapesten, a Linde Gáz Magyarország Zrt. telephelyén. A kút egyelőre nem közforgalmú, de nem is tolonganának sokan a tankolásért, miután egyelőre egyetlen hidrogénnel működő gépkocsi van forgalomban Magyarországon, egy Toyota Mirai, és bemutatóautó­ként funkcionál. Az átadáskor feltankoltak egy hidrogénüzemű targoncát is, illetve ott volt a magyar Kontakt-Elektro Kft. által fejlesztett hidrogénes kishajó is, persze traileren.

Világszinten egyébként már 370 hidrogénkút működik, Európában pedig több mint 150. Az ilyen üzemanyaggal történő közlekedés ára nagyjából megegyezik a benzinesével: a legközelebbi, bécsi kiskereskedelmi kúton egy kilogramm ára 9 euró, vagyis 3200 forint, amivel nagyjából száz kilométert lehet megtenni, és hasonló költséggel utazhatunk egy közepes fogyasztású benzines autóval is.

Bár csak egy hidrogénkút van az országban, az ilyen kocsiknak a hatótávolsága 500-700 kilométer, a Toyota Mirainak konkrétan 650, vagyis elég messzire el lehet jutni vele. Például Bécs 242 kilométerre van, de a fővárostól a legtávolabbi hazai településig és oda-vissza is kitart egy tank. Ez kezdetnek lényegében véve elég, amit bizonyít, hogy a Toyota el is kezdte a Mirai forgalmazását Magyarországon.

Univerzális megoldás

A hidrogén számos forrásból, változatos módokon állítható elő, a teljesen fosszilis energiától a megújulókig. A hidrogéngazdaság lényegi eleme pedig egy vegyi folyamat, az elektrolízis. Ha elektródákon keresztül áramot vezetünk a vízbe, a vízmolekulák felbomlanak hidrogénre és oxigénre. Az úgynevezett tüzelőanyag-cellákban pedig ezzel ellentétes folyamat zajlik le, hidrogén és oxigén egyesülése révén elektromos áram keletkezik, illetve víz. Tehát így lesz a hidrogénből áram. Az utóbbi eljárást William Grove walesi kutató találta fel 1838-ban, és valószínűleg ez ihlette meg Jules Verne-t, aki 1875-ben írta meg a Rejtelmes szigetet. A főszereplő, Cyrus Harding kapitány így vázolta fel benne a jövőt: „Igen, barátaim, szentül hiszem, hogy a vizet egy szép napon még tüzelőanyagként fogják fölhasználni, és alkotóelemei, a hidrogén és az oxigén, egymástól elkülönítve; de együttesen alkalmazva, kimeríthetetlen hő- és fényforrást jelentenek majd, hatásfokuk pedig akkora lesz, amekkora szénnel soha el nem érhető. Egyszer még eljön az idő, amikor a gőzösök kamráit és a mozdonyok szerkocsiját szén helyett sűrített gázzal töltik meg.” Verne elég pontosan leírta a jövőt, ami immár eljött: világszerte számos helyen működik hidrogénüzemű autó, busz, vonat, kamion, tengeralattjáró, hajó, illetve erőmű, ami áramot és hőt szolgáltat.

– Nálunk még nagyon újnak tűnik a technológia, de nyugaton eléggé elterjedt. A tüzelőanyag-cella villanymotort tud működtetni, tehát ezeket a járművek is ez hajtja, csakúgy mint az elektromos autóknál, csak az áram forrása nem az akkumulátor, hanem a tüzelőanyag-cellák. Ezek ráadásul modulárisan bármekkorára növelhetőek, így családi házat vagy városrészt is ellátó erőmű építhető belőlük – mondja Tompos András vegyészmérnök, az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat megújulóenergia-csoportjának vezetője, a Magyar Hidrogén és Tüzelőanyag-cella Egyesület elnöke. – A hidrogén energiahordozó közeg, ilyen értelemben tárolni is lehet vele a fölösleget: amikor éppen tombol a szél és tűz a nap, a többletből hidrogént lehet előállítani vízbontással, és később, szükség esetén felhasználni a tüzelőanyag-cellás alkalmazásokban akár erőművekben, akár a közlekedésben. Már Magyarországon is előfordult, hogy az aktuális energiaigény másfélszeresét termeltük a megújulóknak köszönhetően. Ezért lesz egyre nagyobb szükség a hidrogénre egy olyan komplex rendszerben, amelyben többféle forrásból nyerünk energiát, és azt többféle módon tároljuk. Az is elég valószínű, hogy a jövőben a járművek hajtásainak is egész portfóliója áll majd rendelkezésre.

Két csoportba lehet osztani az tüzelőanyag-cellákat. Az alacsonyabb hő­mérsékleten működők könnyen elviselnek sok be- és kikapcsolást, ami előnyös például a gépjárműveknél. A nagy hőmérsékleten működők viszont inkább folyamatos üzemben hasznosíthatók, ezek ideálisak az erőművekben, ráadásul így hőellátást is biztosítanak egyben. Például a NASA Apollo- és űrsiklóprogramjában az űrjárművek fedélzetén alkálicellák adták az áramot és az ivóvizet.

– De a hidrogén csak akkor karbonmentes megoldás, ha megújulókból termelt áramot használunk vízbontásra – folytatja Tompos András. – Magyarországon is ilyen üzemanyagot szerzett be a Linde a kútra, de a hidrogén egy jó részét jelenleg földgázból állítják elő, így ezt szürkének szokás nevezni.

Előnyök és hátrány

A hidrogéngazdaságnak sok előnye van. Például egy hidrogénes autó hatásfoka körülbelül duplája a belső égésű motorénak: egy átlagos benzinüzemű autó energiatartalma nyolcvan százalékban elvész, amíg a kerekekig jut. Az akkumulátorral működő villanyautókénál pedig sokkal nagyobb a hatótávolságuk. A fejlesztések révén ez is folyamatosan nő, a hosszú távú cél az ezer kilométer. Maga a tankolás pedig pont olyan egyszerű, mint a benzinkutaknál, három-négy percet vesz igénybe.

Érdemes arra is gondolni, hogy ha az olajra épül fel az egész gazdaság, akkor az árára is nagyon érzékennyé válik a rendszer, ennek kellemetlen következményeire már volt példa, ráadásul sok esetben mesterségesen is befolyásolják. A készleteket pedig részben nem demokratikus országok birtokolják, tehát a pénzügyi kockázat is számottevő. Az elektromos áramot ezzel szemben számos módszerrel és alapanyagból elő lehet állítani, helyi, decentralizált léptékben is, ami nagyobb függetlenséget ad, ráadásul a haszon is helyben marad.

– A világ jelenleg legnagyobb tüzelőanyag-cellás erőműve Dél-Koreában van, 59 megawatt teljesítményű, de van számos kisebb is. Gyakorta használják a cellákat szünetmentes áramellátást biztosító tápegységként. Japánban, ahol a fukusimai atomerőmű esete miatt motiváltabbak az új ötletek alkalmazására, már 270 ezer háztartási tüzelőanyagcella-köteget helyeztek üzembe, amelyek egységteljesítménye 5 kW – meséli Tompos András.

Darabszám szerint Ázsiában telepítik a legtöbb erőművet, viszont a legnagyobb teljesítményt Észak-Amerikában építették ki. Európa lemaradásban van.

– Mindezeken felül be lehet keverni bizonyos mértékig a földgázba is zöld hidrogént, így csökkentve az ellátás szén-dioxid-kibocsátását. Még kutatás tárgya, mekkora lehet az arány, a gázelosztó hálózatokban 2030-ra 30 százalék lesz az EU-s tervek szerint – magyarázza Tompos András.

A technológia hátránya viszont, hogy még ki kell építeni hozzá az egész infrastruktúrát. Egyelőre kevés a hidrogénkút, ez a tyúk és a tojás esete: amíg nem fut kellő számú autó az utakon, nem éri meg hidrogénkutak építésébe pénzt fektetni, amíg viszont nincs elég kút, minek venne bárki ilyen autót? Minden infrastrukútrának ez a problémája a korai fázisban, és itt nemcsak töltőállomások telepítéséről van szó, hanem az egész vezetékhálózat kiépítéséről, amivel szállíthatjuk a hidrogént.

Magyar buszok

Két magyar cég is tervezi hidrogén-üzemanyagcellás buszok gyártását, az egyik a Goldi Mobility, amely tavaly állította össze egy 12 méter hosszú, 35 fős hidrogénbusz terveit, alkatrészeit, és kész a gyártásra. Palkovics László innovációs és technológiai miniszter pedig arra utalt a hidrogénkút átadásakor, hogy idén év végétől az Intertanker szintén hidrogén-üzemanyagcellás autóbuszokat fog gyártani Debrecenben. Ehhez kapcsolódik, hogy módosították a másfél évvel ezelőtti buszstratégia megfogalmazását, miszerint 2022-től a 25 ezernél lakosnál nagyobb városokban csak elektromos buszokat lehet alkalmazni: az új jelző az, hogy emissziómentes, vagyis a hidrogénüzem is alternatívát jelenthet. Már elkészült a Nemzeti hidrogénstratégia, amit a következő hetekben tárgyalhat és fogadhat el a kormány. A nyilatkozatok szerint ennek fontos eleme lesz a hidrogén-töltőhálózat kiépítése, illetve a hazai buszgyártás.

A Nemzeti Hidrogéntechnológiai Platform tavaly jött létre, hogy együttműködésre ösztönözze a hidrogéntechnológiák területén aktív hazai szereplőket, vállalatokat, egyetemeket, kutatóintézeteket és háttérintézményeket. A stratégia előzményeként készítették el a fehér könyvet, amely felméri a hazai állapotokat, bemutatja az igényeket és a lehetőségeket.

– A fejlődés velünk vagy nélkülünk, de bekövetkezik. Elemi érdekünk tehát, hogy részt vegyünk benne – szögezi le Lepsényi István, a platform elnöke –, és deklarált célunk, hogy ne csak passzív alkalmazói legyünk a hidrogéntechnológiáknak, hanem lehetőség szerint iparfejlesztési előnyök is jelentkezzenek Magyarországon. Legelsősorban a szabályozási háttér megalkotása szükséges. Magyarország számára érdekes terület lehet például atomenergiából sárga- vagy megújulókból zöldhidrogén előállítása. Nagy lehetőségek lehetnek itthon a kékhidrogénben is, amely esetben az előállításkor képződő szén-dioxidot leválasztják és eltárolják, ugyanis a Molnak vannak olyan felszabadult gázkútjai, amelyek alkalmasak erre. A másik fontos hazai alkalmazási terület lehet a földgázhoz való keverés, mivel Magyarországon kimondottan jó a gázhálózat.

Jó hír, hogy a fejlesztésekhez most számos európai uniós forrás fog rendelkezésre állni. Európa ugyanis deklarálta, hogy 2050-re a világ első klímasemleges területévé szeretne válni, és ehhez szüksége van a hidrogénre is.