A hidrogén jövője: Zöld energiaforrás és sokoldalú felhasználási lehetőségek
Egyre többet hallani a hidrogénről, mint a jövő potenciális abszolút zöld energiaforrásáról. A leggyakrabban talán az autóiparból érkeznek híradások. A világ leginnovatívabbnak és legzöldebbnek tartott autógyártója, a hibrid technológiát is jegyző Toyota a fejlesztések egyik éllovasa. A cég a környezetbarát hibrid technológiát is jegyzi, és a technológia fejlesztésének egyik éllovasa. Jelenleg sorozatgyártott hidrogén üzemanyagcellás személyautót is kínál. Ezen kívül bemutatott és üzembe állított hidrogén technológiával működő targoncát, buszt és teherautót is. A hidrogén üzemanyagcella ugyanakkor nem csak közúti járművekben alkalmazható, hanem az otthonok/építkezések/gyárak áramellátásához is, valamint egyéb közlekedési eszközökben (vasút/hajó/repülőgép). Az USA-ban a nemzeti parkokban már állami támogatás nélkül is gazdaságosan használhatók mobilházakban, ahol a generátorok zajszennyezése miatt tiltottak. De mit érdemes tudni erről az energiaforrásról? Hogyan állítják elő, milyen költséggel és mennyiségben érhető el? Milyen hatása lehet a mindennapjainkra a jövőben? Az alábbiakban erre keressük a választ.
Ez év januárjában világ meghatározó globális nagyvállalatai, autógyártók és energetikai vállalatok létrehozták a Hidrogén Tanácsot. Az alapítók között szerepel a legnagyobb és leginnovatívabb autógyártó, a Toyota, valamint az Air Liquide, az Alstom, az Anglo American (brit bányavállalat), a BMW, a Daimler, az Engie (francia gáztársaság), a Honda, a Hyundai, a Kawasaki, a Linde (német ipari gáztársaság), a Shell és a Total. A globális tanácsadó testület célja nemcsak a hidrogén technológiák legújabb fejlesztéseinek bemutatása, hanem azok központi szerepének kiemelése az energiaváltásban. Ez fontos a klímacélok, az energiabiztonság és a versenyképesség szempontjából. Emellett a jobb alkalmazási feltételek, például a jogi és gazdasági szabályozás javításáért is fellép. Az együttműködés kulcsfontosságú az ajánlások megfogalmazásában a politikai döntéshozók, üzleti közösségek és civil szervezetek számára.
De mi is az a hidrogén, és hogyan állítják elő?
A hidrogén egyatomos formában a világegyetemben előforduló leggyakoribb elem. Kétatomos formában színtelen, szagtalan, íztelen, nem mérgező (egészségre nem ártalmas) gáz. A széndioxidtól eltérően nem járul hozzá a globális felmelegedéshez, az oxigénnel kémiai reakcióba lépve pedig vizet képez. A hidrogén mindaddig kevéssé robbanásveszélyes, amíg nem gyűlik össze zárt térben. Mivel a hidrogén gyorsan elillan, és nehezen halmozódik fel, egy külső szivárgás esetén nem éri el a gyulladási határt.
A hidrogén (H2) előállítása több módon történhet. Származhat fosszilis energiaforrásból (a földgáz és vízgőz reakciójával előállítva, ekkor „barna hidrogénnek” nevezik), megjelenik a vegyipar melléktermékeként (az úgynevezett „sárga hidrogén”), amely korábban nem került felhasználásra, és előállítható megújuló energiaforrásokból, így a víz elektrolízise révén (ideális esetben megújuló energiaforrásból – pl. szélerőmű vagy napelem – származó áram felhasználásával) vagy biomasszából. Németországban az FCV (Fuel Cell Vehicle – üzemanyagcellás jármű) töltőállomások számára előállított hidrogén 52 százaléka „zöld hidrogén”, amit a víz elektrolízise révén vagy biogázból nyernek ki. Európa általánosságban is remek potenciállal rendelkezik a szél/napenergiával, illetve biomasszából történő H2 előállításra, mert a világ élvonalába tartozik a megújuló energiaforrások alkalmazása és a ’Power to Hydrogen’ technológia terén.
Hogyan szállítják a hidrogént, illetve kell-e szállítani egyáltalán?
A hidrogén kisebb távolságokra történő (<50 km) szállítása csak marginális mértékben van hatással a jármű teljes CO2-kibocsátására. Nagyobb távolságok (>200 km) esetében ez jelentősebbé válik. Ezért található a töltőállomások egy részében gyakran helyi vízbontó berendezés, vagy épp alakítanak ki töltőállomás olyan kemikáliákat előállító üzem területén/közelében, ahol helyben felhasználható a melléktermékként keletkező hidrogén. Nagyobb távolságok esetében, például hajókat alkalmazó, határokon/tengeren átnyúló energiatranszfer projekteknél teljesen más a helyzet, mert a hajók 200 tonna cseppfolyós hidrogént szállítanak. A Kawasaki célja a jövőben az (Ausztráliából Japánba tartó kéthetes hidrogénszállító hajóút esetén), hogy az ún. lefúvást (nagyjából naponta 1%, ami összesen kb. 10-12% veszteséget jelent) használja meghajtásra, így a hajó zéró károsanyag-kibocsátással üzemel majd.
Hogyan néz ki ma Európában a hidrogén infrastruktúra, és mi várható a közeljövőben?
Az Egyesült Államokban jelenleg 60 hidrogén töltőállomás működik, és az állami támogatásnak, például Kaliforniában, köszönhetően gyors fejlődésen megy keresztül. Japán idén kezdte meg a hidrogén töltőhálózat tömeges kiépítését, és 2020-ra már 160 állomással számolnak. Európában 81 nyilvános hidrogéntöltő állomás üzemel. Eloszlásuk: 45 Németországban, 10 Dániában, 6-6 Norvégiában és az Egyesült Királyságban, 4-4 Ausztriában és Svédországban, 2 Hollandiában, és 1-1 Belgiumban, Franciaországban, Olaszországban és Svájcban. 2020-ra a szakértők már 520 állomást várnak Európában, amelynek jelentős része Németországban, az Egyesült Királyságban és Dániában lesz. Németország 2023-ra 400, az Egyesült Királyság 2030-ra 1150 állomást tervez. Az H2 infrastruktúra költségei alacsonyabbak az elektromos töltőinfrastruktúráéhoz képest, egy töltőállomás kiépítése 300 000 és 2 millió Euro között mozog, de a költségek folyamatosan csökkennek.
Mennyibe kerül ma egy hidrogén üzemanyagcellás autó, milyen a hatótávja és mennyibe kerül tankolni?
Ismerd meg közelebbről az új Toyota Mirai modellt!
Toyota Mirai modelloldal
A hidrogén üzemanyagcellás járművek előnyei és költségei
A hidrogén üzemanyagcellás autók hatótávja vezetési stílustól függően 500-800 kilométer. Az elektromos autók esetében ez 100-400 kilométer. A tankolás pedig a hagyományos tankoláshoz hasonlóan 2-3 percet vesz igénybe. Ezzel szemben, az elektromos autók töltési ideje gyorstöltővel is minimum 20 perc 80%-os feltöltés esetén és közel egy óra a 100%-os feltöltés. (normál háztartási konnektorból a teljes töltés 6-8 órát vesz igénybe).
A jelenlegi árak mellett egy FCV felhasználásának költsége hasonló egy azonos méretű dízelautó üzemeltetéséhez. A hidrogén ára ugyanis régiótól függően kilogrammonként 10 Euro körül mozog, ez azonban egyelőre egy mesterséges ár, mivel a H2 gyártási költsége nagyban függ a gyártási eljárástól, és a jövőben várhatóan drasztikusan csökkeni fog.
Milyen ütemben terjedhet el a hidrogén üzemanyagcellás autók használata?
Azt, hogy ezek a várakozások nem elrugaszkodottak, a legjobban talán a Toyota által 20 évvel ezelőtt világhódító útjára indított környezetbarát hibrid technológia példája illusztrálja. Az első évben még csupán 300 Toyota hibrid kelt el. A második évben 18 000, a harmadikban 33 000 darab hibrid autót adtak el. Az első 1 millió eléréséhez összesen 10 év kellett. de az utolsó 1 millió hibrid Toyota és Lexus már kevesebb, mint egy év alatt talált gazdára. Érdemes megemlíteni, hogy a Toyota Mirai mindeközben úgy vett már most rendkívül ígéretes rajtot, hogy elterjedéséhez új hidrogén töltőállomás infrastruktúra kialakítása szükséges, míg a hibridek a kezdetektől a meglévő töltőállomás hálózatot használták. Az újonnan nyíló hidrogén kutak jelentős része egyébiránt felhasználóbarát módon, a meglévő üzemanyagtöltő állomások részleges átalakításával, bővítésével jön létre.
A hidrogén technológia elterjedésének elősegítése és partnerei
Európában egyébiránt a Toyota idéntől évi minimum 100 új Mirai eladásával számol, túlnyomórészt három ügyfélkörre, a kormányzatokra/hivatalokra, a HyFive program tagjaira és a Clean Energy or Hydrogen infrastruktúra vállalataira koncentrálva. A kormányhivatalok és politikai döntéshozók így megismerhetik és támogathatják a technológiát (kiváló példa a már Mirai-t használókra a Holland Infrastrukturális és Környezetvédelmi Minisztérium, a Hamburgi Kereskedelmi Kamara, a Londoni Tömegközlekedési Vállalat, Aarhus városa, stb.), a HyFive program résztvevői és a hidrogénpiaci szereplők (pl. :Linde, OMV, Air Liquide, Shell, NEL, ITM Power, Stedin, H2 Logic, Uno-X Hydrogen, Hydrogenics, HyOp), valamint a nagy flottával rendelkező magánvállalatok pedig adatokat gyűjthetnek az autók használatáról (pl.: Greentomatocars, Europecar). Kifejezetten fontos célcsoportot képviselnek emellett a modell ‘nagykövetei’, akiknek révén a nagyközönség felfigyel a hidrogén üzemanyagcellás technológiára, és a hidrogén alapú társadalomban rejlő lehetőségekre.
Annak érdekében, hogy minél hamarabb elterjedjen a valódi zéró emissziót jelentő hidrogén üzemanyagcellás technológia, a Toyota ingyenesen osztja meg az ezzel kapcsolatos több, mint 5600 szabadalmát valamennyi autógyártóval. Ez, és a tény, hogy a Hidrogén Tanácsban a Toyotán kívül is több vezető autógyártó szerepet vállal, a technológia a korábban vártnál is gyorsabb térnyerését hozhatja.
Hogyan lehet a hidrogén a mindennapok része az autózáson területén túl is?
„A hidrogén felhasználása nem okoz CO2-kibocsátást, és oxigénnel reakcióba lépve elektromos energiát termel, amelynek mellékterméke tiszta víz. Gyakorlatilag korlátlanul rendelkezésre áll: természetes gázból, biomasszából, szennyvíziszapból és vízből is előállítható. Továbbá, a hidrogén könnyen szállítható és tárolható, ellentétben az elektromos energiával. Ha az elektromos energiát hidrogén előállítására használjuk, akkor szállítható és tárolható energiaforrást kapunk, amit nyáron megtermeltethetünk és télen felhasználhatunk. Ez lehetővé teszi a nap-, szél-, víz- és geotermikus energiaforrások szélesebb körű használatát. Így a különböző megújuló energiaforrások együttműködnek, támogatják és kiegészítik egymást a hidrogén révén.” – Varga Zsombor, a Toyota és Lexus márkák kommunikációs vezetője.
„A hidrogén ráadásul helyi megújuló energiaforrások segítségével is előállítható, ami csökkenti az energiaimport függőséget (csak az EU 400 milliárd Euro értékben importál energiahordozókat) és helyi szinten teremt munkahelyeket. Ennek révén tehát a hidrogén valóban az abszolút zöld energiahordozóként mindennapjaink minden területének részese lehet, a közlekedéstől az ipari termelésen át az energiatermelésig és otthonaink fűtéséig-hűtéséig.” – mutat rá a szakember.
A hidrogén jövője és innovatív alkalmazások
A hidrogént már kétszáz éve használják, és évente 50 millió tonna hidrogént alkalmaznak világszerte olajfinomítókban és ammónia előállításához. Ez 250 millió Toyota Mirai éves fogyasztásának felel meg. A Toyota célja, hogy az üzemanyagcellás autók ne csak energiát fogyasszanak, hanem előállítsák is azt. A Toyota FCV Plus például hidrogénből elektromos áramot termel, hozzájárulva a környezetvédelemhez és az energiabiztonsághoz. Ez a jármű képes külső hidrogént is felhasználni, és szükség esetén stacionárius áramfejlesztőként működhet, akár otthon, akár más helyszínen. Az autó parkolás közben energiát szolgáltathat más járműveknek és a helyi energiahálózatnak. Az üzemanyagcellák így nemcsak az autók funkcióját bővítik, hanem hozzájárulhatnak a helyi közösségek önfenntartásához és fenntarthatóságához is.
