A hidrogén a leggyakrabban előforduló kémiai elem, melyet az előállítási folyamatok károsanyag-kibocsátási szintje alapján négy típusba sorolunk. A legkevésbé klímabarát a szürke hidrogén, mely fosszilis üzemanyagok felhasználásával készül. Ebben az esetben az előállítás során a melléktermékként létre jövő szén-dioxid a légkörbe távozik. Klímavédelmi szempontból már elfogadhatóbb úton hozzák létre az úgynevezett kék hidrogént, mely ugyan a szürke hidrogénhez hasonló módon – földgáz, olaj, vagy szén közreműködésével – keletkezik, de e típus esetében leválasztják a szén-dioxid legnagyobb részét, s azt nem a légkörbe eresztik ki, hanem, vagy feldolgozzák, vagy a Föld mélyére juttatják. Előbbi kettőnél sokkal inkább támogatott előállítási folyamat hozza létre a zöld, vagy tiszta hidrogént, melynek kitermelésében a megújuló energiák vesznek részt.
A zöld hidrogént a megújuló forrásokból előállított villamos energia felhasználásával, víz elektrolízis segítségével hozzák létre, mindennemű károsanyag kibocsátás nélkül. Ennél a típusú hidrogénnél kiemelendő még, hogy használata során sem keletkezik káros anyag, mindössze víz.
Kevésbé elterjedt előállítási forma, amikor az atomenergia segítségével alkotnak hidrogént, ez a sárga hidrogén.
Az előállított hidrogént végül felhasználhatjuk a közlekedésben üzemanyagként, ráadásul hosszabb távolságokon, nehezebb súlyok mozgatására alkalmasabb, mint a hagyományos lítiumionos akkumulátorok. Fedezhetjük vele az ipar energiaszükségletét, ám talán legnagyobb előnye az energiatárolás területén mutatkozik meg. A villamosenergia – s ezen belül is elsősorban a megújulók által termelt – tárolása okozza az egyik legnagyobb fejtörést a kutatók számára, ennek megoldása számos ellátásbiztonsági kérdésre jelentene gyógyírt.
Az elektromos áram hidrogénné alakíthatósága lehetővé tenné, hogy a környezeti körülmények változékonysága miatt megtermelt, nap, szél, vagy más megújuló energiából előállított villamosenergia többlettermelést el lehessen raktározni a kevésbé kegyes időjárási viszonyok idejére.
Az elraktározott hidrogén a későbbiek során villamos, vagy hőenergiára is átalakítható. Azonban, ha ilyen könnyű megoldást jelent a villamosenergia elraktározására, miért nem alkalmazzák a gyakorlatban már most is? Természetesen az infrastruktúra és a technológiai háttér kiépítésének drágasága akadályozta eddig elsősorban a hidrogén előtérbe kerülését, de a jelenleg erősön változó energiapiaci folyamatok hamar időszerűvé tehetik az ilyen jellegű befektetések elterjedését világszerte.
A zöld hidrogént a megújuló forrásokból előállított villamos energia felhasználásával, víz elektrolízis segítségével hozzák létre, mindennemű károsanyag kibocsátás nélkül. (Fotó: Canva)
Nem véletlen tehát, hogy a hidrogénenergiára világszerte ígéretes dekarbonizációs lehetőségként tekintenek, mivel a (zöld/sárga) hidrogén környezetbarát és univerzális energiahordozó, bár egyelőre rendkívül költséges, robbanékonysága miatt pedig nagyfokú biztonsági mechanizmusokra van szükség tárolása, vagy éppen szállítása során.
A Bloomberg 2021-es Hydrogen Economic Outlook jelentése szerint 2050-re a világ energiaszükségletének 24%-át fogja fedezni már a hidrogén, s ára a gázárak szintjére fog süllyedni.
Érdekes megjegyeznünk, hogy az orosz energiastratégia is a Bloomberg adataival számol. A Bloomberg szakértői rávilágítottak arra is, hogy a legkedvezőbb fejlesztési forgatókönyv szerint a következő 30 évben az iparág mintegy 11 ezermilliárd dollárnyi befektetést vonz majd, a hidrogénüzemanyag éves értékesítése pedig világszerte eléri a 700 milliárd dollárt.
Kína a közelmúltban kiadta első nemzeti szintű iránymutatását a hidrogénipar szabványaira vonatkozóan, ezzel szabályozva a hidrogénenergia előállítását, tárolását, szállítását és felhasználását. Mivel az ország bőségesen el van látva megújuló energiával, hidrogén stratégiájának is központi témája a zöld hidrogén előállítás.
Peking a mintegy 35 tervezett zöld hidrogénprojektje révén is kívánja csökkenteni a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségét, illetve elérni 2060-ra a teljes karbonsemlegességet. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Hidrogén Programja komoly kutatásokat és fejlesztéseket végez a hidrogéntermelés, szállítás, infrastruktúra, tárolás, üzemanyagcellák, és többféle végfelhasználás területén. Az USA is rendelkezik nemzeti tiszta hidrogénstratégiával és ütemtervvel, melynek elsődleges célja, hogy a villamosenergia előállítást mihamarabb dekarbonizálják.
Környezetvédelmi szempontok is szólnak mellette, hiszen hozzájárulhat az országok emissziómentes közlekedéséhez, gazdaságához, lakossági energiafelhasználásához. (Fotó: Canva)
Az Európai Unió jelenleg elsősorban a hidrogén földgázhálózatokban történő lehetséges felhasználásával foglalkozik, ezzel a meglévő rendszerek újra hasznosítása lenne elérhető.
Magyarország 2021-ben közzétett Nemzeti Hidrogén Stratégiája 2030-ra 36 000 tonna/év zöld hidrogén előállítását és 240 MW elektrolizáló kapacitást céloz meg.
A hidrogén földgázba történő bekeverésével azonban – egyes nyugati elképzelésekkel szemben – a magyarországi szállítási rendszerüzemeltető (FGSZ Földgázszállító Zrt.) és tárolói engedélyes (Magyar Földgáztároló Zrt) óvatosabb, egyelőre vizsgálatokat folytatnak annak megállapítására, hogy a szállítóvezetéki hálózat és a tárolók alkalmasak-e hidrogén szállítására és tárolására. Jelenleg még vita tárgyát képezi, hogy a földgáz hálózatba, a földgázhoz maximum 20%-os arányban bekevert hidrogén, el is jut-e a végső felhasználóhoz, s ha igen, a földgázkészülékek alkalmasak-e a hidrogén elégetésére?
Az Európai Bizottság iránymutatásaiban találkozhatunk a földgázhálózatok hidrogén és más megújuló gázok befogadására alkalmas fejlesztését célzó kezdeményezésekkel. Ezen felül új hidrogénhálózat és a kapcsolódó berendezések kiépítését is megfogalmazzák, beleértve a villamos energiát gázzá alakító (power-to-gas) létesítményeket is. A közlekedésben is egyre inkább számolnak a hidrogén előnyös tulajdonságaival. Éppen a napokban mutatta be a Toyota a hidrogén üzemanyagcellás elektromos Hilux prototípusát, ezzel újabb mérföldkőhöz érkezve a dekarbonizációs tervekben. Az új modell a Toyota nagy-britanniai járműgyárában mutatkozott be az Egyesült Királyság kormányának támogatásával.
Minden pozitívuma ellenére a hidrogén technológiailag még közel sincs olyan szinten, hogy be tudja tölteni a nemzeti stratégiákban neki szánt szerepet. Ráadásul nem mellékes tényező a gazdasági megtérülés, mely egyelőre kétséges. Ma nehéz felmérni a globális hidrogénpiac méretét, mennyisége elsősorban attól függ, hogy az országok milyen gyorsan tudják átalakítani energiarendszerüket, illetve milyen piaci fennakadások alakulnak ki a hagyományos fosszilis energiahordozókkal kapcsolatban (áremelkedés, embargók, stb.).
A hidrogén egy rendkívül sokoldalú energiahordozó, amely segíthet megbirkózni az egyre gyakoribb energetikai kihívásokkal.
Szerepe nem csak a fosszilis üzemanyagok felcserélésében jelentős, a megújuló energia jelenleg még megoldatlan tárolásában is fontos szerepet játszhat. Ezzel pedig csökkenne az olyan kritikus ásványianyagoktól való függőség, melyek a hagyományos – például lítiumionos – akkumulátorok gyártásában nélkülözhetetlenek.
Kiemelt kép forrása: Canva
Erbszt Adrienn
