A hidrogén oldhatja meg az energiatárolás problémáját, de nagyon sokba fog kerülni az átállás

A fosszilis alapú energiatermelés fénykorában, amikor a klímaváltozás problémája még jóval távolabbinak tűnt, a CO2 kibocsátáscsökkentés pedig egyáltalán nem látszott sürgető feladatnak, nagy mennyiségű energia hosszú idejű tárolására nem igazán volt szükség. A gáz-, a szén-, valamint az atomerőművek az időjárástól nagyjából függetlenül képesek folyamatos, és a kereslethez gyorsan igazítható termelésre. 

A megújuló energiával azonban – főleg a nap és a szél időszakos mivoltából fakadóan – egyre inkább az energiatárolás problémájába ütközünk, és bár ígéretes próbálkozások vannak, a hosszú időtartamú, hálózati szintű energiatárolás fogalmára tulajdonképpen még definíciónk sincsen.

Napjainkban az Egyik fő energiatárolási mód a mobiltelefonokból és autókból jól ismert lítiumion-akkumulátor, de a hosszabb távú tárolást nem feltétlenül ez a technológia fogja megoldani.

Van megoldás, csak nem mindenhol elérhető

Jó alternatívát jelenthetnek például a szivattyús–tározós vízerőművek, amelyek kedvező árú megoldást kínálnak a hálózati szintű energiatárolásra, azonban felépítésük évtizedekig elhúzódhat, milliárd dolláros/eurós beruházásokat tesznek szükségessé, miközben földrajzi adottságokat is feltételeznek:

Az Alpokban nem probléma, ha energia túltermelés van, felszivattyúzzák a vizet több ezer méteres magasságba egy tározóba, este pedig, mikor visszaesik a termelés – például a napelemek esetében – leeresztik a vizet, amely egy turbinát meghajtva áramot termel

– mondta a Portfolio-nak Bándy Tamás, a Messer Hungarogáz Kft. energiairányítási igazgatója.

Ilyen beruházásban egyébként Magyarország is érdekelt, egy bajorországi szivattyús energiatároló megépítésében való magyar állami részvételről zajlanak egyeztetések. Azonban ahol nincsenek meg a földrajzi adottságok, ott ez nem kivitelezhető megoldás.

„Németországnak hatalmas problémája, hogy északon működnek a stabil üzemű szélerőművei, ahol folyamatosan van szél, azonban az Alpok – ahol a szivattyús energiatárolás kivitelezhető volna – pedig az ország déli területén van. Az áramot nem tudják keresztülszállítani a közel 700 km-es távon gazdaságosan, mert egyszerűen „megenné” a hálózat: a legnagyobb fogyasztó ugyanis maga a hálózat. Az ipari szintű áramfogyasztás ugyanakkor éppen az Alpokhoz közel, Stuttgarttól délre jelentkezik. Így állhat elő az a helyzet, hogy miközben Németország északi részén jelentős mennyiségű megújuló energiát állítanak elő, addig a déli ipari területek francia atom-importra szorulnak” – mutatott rá a folyamat összetettségére a szakember.

Az energia tárolását megoldaná, de a hidrogén tárolása újabb kihívás

A hidrogén nem egy új energiaforrás, alapvetően az olajfinomítók, a petrolkémia és a műtrágyagyártás egyik alapanyaga, de használja a fémipar, a vegyipar, az üvegipar és az élelmiszeripar is. Azonban a közelmúltban, mint energiatároló eszköz került a figyelem középpontjába: az áramból hidrogén állítható elő, amely később ismét villamos vagy hőenergiává alakítható, felhasználható járművek meghajtására vagy nehézipari folyamatok ellátására is.

Ráadásul skálázható, vagyis változatos léptékben alkalmazható, korlátlan energiatárolási kapacitást biztosít a tárolt mennyiséget, a tárolás időtartamát és a felhasználás módját illetően egyaránt. Megoldja az energia szezonális tárolását és a gáz-, valamint villamosenergia-rendszer szinte bármely pontján történő felhasználását. Az energia szállítására pedig némi átalakítással a meglévő gázhálózat is alkalmas.

Ez alapján úgy hangzik, a hidrogén a hiányzó láncszem a megújulókon alapuló üzembiztos energiaellátásra való áttéréshez. Azonban

felhasználása csak akkor célravezető, amennyiben az előállítás során kizárólag megújuló energiát használnak fel.

Ezzel szemben jelenleg az ipari hidrogén előállítása jellemzően fosszilis alapú, földgázból és vízgőzből, úgynevezett gőzreformálással, szintézisgáz gyártással állítják elő. Ez az úgynevezett szürke hidrogén.

A folyamatot úgy lehet fejleszteni, ha a szintézisgáz gyártása során létrejövő szén-monoxidot és szén-dioxidot megkötik, és felhasználják vegyipari vagy műanyagipari alapanyagként. Erre Magyarországon is találunk példát szektorszinten, de általános elterjedését korlátozza, hogy ma még meglehetősen drága a szintézisgázból és az erőművi léptékű füstgázból kivonni a CO2-t. Ezt nevezik kék hidrogénnek. 

Lehetséges azonban elektrolízis útján, vízbontással is hidrogént előállítani, ez a zöld hidrogén. Ehhez azonban meglehetősen nagy energiabefektetés szükséges, nagy vonalakban 5 kW energia szükséges egy köbméter hidrogén előállításához.

Ez, - mai árakon - , körülbelül háromszor annyiba kerül, mint a szürke hidrogén előállítása, ráadásul csak akkor van értelme, ha a folyamat során felhasznált energiát is megújuló forrásból biztosítják.

Ráadásul a hidrogén olyan értelemben nagyon ritka gáz, hogy szobahőmérsékleten és normál nyomáson nagyon nagy helyet foglal. Egyetlen kilogramm gáz 12 köbméter hidrogént jelent, ezért elkerülhetetlen annak komprimálása vagy cseppfolyósítása, amihez azonban megint csak energiára van szükséges. Ugyanakkor több tényező is arra sarkallhatja az ipari felhasználókat és piaci szereplőket, hogy mégis a zöld hidrogén felé forduljanak.

Egyrészt már nem lehet büntetlenül ennyi CO2-t kibocsátani, lassan körmünkre ég az a környezetvédelmi bomba, amit kreáltunk. A másik pedig, hogy nagyon sok alternatív elektromos energia termelődik – főleg a megújuló erőművekből – amit a rendszer nehezen tud befogadni, mert nem folyamatos, nehezen tervezhető.

Itt az alapvető probléma, hogy nem tudjuk tárolni az így nyert áramot: a prompt fogyasztást felveszi a rendszer, azonban az ezen felül termelt áram többnapos léptékben való pufferelése nem megoldott”

– mondta Bándy.

A szakértő szerint széleskörű alkalmazhatóságának kulcsa a gazdaságosan üzemeltethető elektrolizálók kifejlesztése, az erre irányuló munka pedig a világ számos pontján már folyik. Alapvetően két út járható:

1. Fejlesztéseknek köszönhetően elérhetőbbé teszik a technológiát, így az alapberuházás olcsóbb lesz. Azonban az energia még így is drága, ezért saját erőművi kapacitást kell kiépíteni, hogy a szükséges energiát például saját napelempark biztosítsa. Utóbbiban jellemzően a kormányzatok és az unió is támogatást nyújt az iparvállalatok számára.
2. Állami beavatkozás, két szinten is: támogatásokkal megkönnyíteni a beruházást az iparvállalatok számára, a másik oldalon pedig megadóztatni a CO2-kibocsátást, hogy megérje megújuló forrásból származó elektromos áramból előállítani a hidrogént.

Bándy szerint egy másik alapvető probléma, hogy önmagában ezek a technológiák szigetszerűen nem állnak meg. „Bár egy iparterületen, ahol rengeteg targonca van, tervezhető teherforgalom, vagy egy nagyobb város buszforgalmának esetében rengeteg fosszilis alapú energiahordozót ki lehetne váltani, de egy multi nem fog hidrogénes targoncákban gondolkodni, még ha nagyon meg is dicsérik érte, és adókedvezményeket kap, amíg nem látja, hogy forrásoldalról megkapja azt a hidrogént, amivel üzemeltetheti. Az energiaipari cégeknek azonban addig nem éri meg elektrolizálóba és infrastruktúrába fektetni, amíg keresleti oldalról nincs meg a felvevő piac.

Ez egy tyúk-tojás dilemma, ami ráadásul mindkét oldalon jelentős beruházást igényel.”

A Messer energiairányítási igazgatója szerint ezért lenne fontos az államnak beszállni, hogy elindítson olyan pilot projekteket, amelyek egyrészt megmutatják, hogy gazdaságilag is indokolt lehet az áttérés, másrészt pedig elindulna az ellátási lánc kiépülése, amely alapfeltétele lenne a technológia széleskörű elterjedésének.

„Ha már van forrás, akkor egy ipartelep át tud állni hidrogénes targoncákra. Amerikában például a BMW gyárban már csak ilyen hidrogénes targoncákat használnak és Magyarországon számos olyan iparterület működik – Győr, Székesfehérvár vagy Debrecen környékén – ahol rengeteg anyagmozgatás van helyben, de a városi közlekedés is átállítható lenne hidrogén alapúra, ha adottak a feltételek. Berlinben például már 10 éve ilyen buszok közlekednek a reptér és a város között” – tette hozzá Bándy.

A környezetbarát hidrogénre való áttérés legnagyobb mértékben az acélgyártásban, a légi közlekedésben, a szállítmányozásban és vegyipari anyagok előállításában lenne nagy előrelépés környezeti szempontból. A hidrogén környezetbarát előállítása azért is fontos, mert az említett ágazatok számítások szerint világszerte a szén-dioxid-kibocsátás közel negyedéért felelnek.

A cikk megjelenését a Messer Hungarogáz Kft. támogatta.