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.

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.

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.

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.

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.

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  2023  2024
Címkék

Innotéka