Egyelőre még ma is kissé utópisztikusan hat a hidrogén mint energiahordozó, illetve közvetlen üzemanyagként történő felhasználása. Utóbbi cseppet sem új keletű, lassan 50 éves a közúti alkalmazása. Ettől függetlenül még ma is nehézkes az előremenetel, és nagyon sokan még ma is kételkednek a széles körű elterjedésében.
Még sok szezont fogunk végigdolgozni a lassan 100 éves dízelmotorokkal, de úgy tűnik, előbb-utóbb eljön a hidrogénmotorok és üzemanyagcellák ideje is a mindennapokba.
Pró és kontra
• A hidrogén a legkönnyebb kémiai elem, 0,0899 gramm/liter (0°C), folyékony halmazállapotban nehezen kezelhető (-253 °C), a Földön csak ritkán fordul elő szabad állapotban.
• Bár a világegyetem leggyakoribb eleme, a barion tömegének 75%-a sajnos ott van és nem idelent. Vagyis valamilyen módszerrel elő kell állítani.
• Metallurgiai szempontból kedvezőtlen hatása, hogy sok fémet rideggé és törékennyé tesz, megnehezítve szállítást és tárolást a csővezetékek és tartályok tervezésének szempontjából.
• Égéshője a legnagyobb, 141,80 MJ/kg, a földgázé 55,50 MJ/kg, míg a gázolajé 44,80 MJ/kg. Színtelen, szagtalan, nem mérgező, az égés során vízgőz keletkezik, öngyulladási hőfoka +500 °C, ellenben igen gyúlékony.
Párhuzamos megoldások
Akár üzemanyagcelláról, akár közvetlen hidrogéngázüzemről van szó, töltőállomás-hálózatra szükség van. Szinte ugyanott tartunk e tekintetben, mint jó 100 évvel ezelőtt, amíg a „benzinkúthálózatok" ki nem épültek. Az autózás hőskorában bizony hosszú utakon, távoli vidékeken előfordult, hogy a gazdáktól kellett segítséget kérni lóvontatáshoz több-kevesebb pénzért, vagy „üzletelni" benzint, petróleumot stb. Az akkori motorok még elketyegtek mással is, ha a helyzet úgy hozta.
Az elektormobilitás leginkább az egyszerűsége, a már meglévő, valamint a gyorsan utólag is kiépíthető hálózatok és töltőberendezések miatt tört előre az elmúlt években.
A földgázzal hasonló a helyzet, ugyanis a világ fejlett országaiban szintén relatíve olcsón és könnyen bővíthető a gázhálózat, a kompresszorállomások és töltőberendezések. A hidrogén esetében leginkább a szállítás és a tankállomások nulláról történő kiépítése az, ami költségesebb és problémásabb. Bár már vannak pozitív előrelépések, ez még a piaci térhódításhoz kevés. Sőt, már a kombinált gázhálózatok kiépítésére is vannak elképzelések.
A környezetbarát hidrogéntermelés szintén sarkalatos pont: miből és mivel (szürke- vagy zöldhidrogén). Ez teljesen igaz, de úgy tűnik, valamiért senki sem számol azzal, hogy utána mennyi energia kell az olajfinomításhoz, az miből származik, és mekkora annak a környezeti terhelése.
A villanyautó is csak annyira környezetbarát, mint az elektromos áram előállítása, az alapanyag-bányászat, az akkugyártás és az újrahasznosítás. A II. világháború után sok angol nagyvárosban büszkén mutatták az újonnan kiépült trolibuszvonalakat, hogy csendes és nem füstöl, ami teljesen igaz volt, de a kertben teázgatva senki sem látta például a 20-50 mérföldre lévő széntüzelésű erőművet. Mire felépültek az atomerőművek, a trolibuszok és villamos után a lelkesedés elhalt, a vonalak megszűntek.
A csak akkus villanyautózás és üzemanyagcellás rendszerek hívei között egyelőre elég nagynak tűnik a véleménykülönbség. Előbbiek fölösleges közbenső lépésnek tartják a hidrogént, míg utóbbiak a nagy hatótávot és a gyors, 10-15 perces utántöltést hozzák fel logikus érvként. Az üzemanyagcellás rendszernél szintén van akkumulátoregység, de úgymond „puffer" szerepe van.
A közvetlen hidrogénüzemű motorok ugyanúgy működtethetők, mint a CNG, BNG (biogáz) üzeműek, ugyanúgy tankolhatunk. Erre már számos motorgyártó kínál megoldást: Cummins, Deutz, JCB, Liebherr és Volvo Penta. A svéd gyártóé azonban minimális gázolajtöltettel gyújtja be a hidrogént és nem gyújtógyertyával. Mellettük szól, hogy nincs hatótávvesztés télen, nagy hidegben, fűthetünk bátran, hatótávban, üzemórában arra számíthatunk, mint a fenti két gázüzem esetén.
Akár hidrogénmotor, akár üzemanyagcella, a hidrogéntartályoknak két fő változatuk van nyomásállóság szempontjából: az egyik a 350 bar üzemi nyomásig, az újabb irányzat a 700 bárra méretezett kivitel a tárolókapacitás megduplázása céljából. Azonban mind önsúlyban, mind árban igen jelentős különbség van a kettő között, de a feltöltéshez szükséges berendezés árában, műszaki kialakításában szintén. Nem véletlen, hogy a kisebb nyomású az előnyösebb, részben a sűrített földgáztartályokon alapuló, jól bevált gyártástechnológia miatt, másrészt sokan joggal aggodnak a kétszeres nyomás miatt mint lehetséges veszélyforrás.
Hidrogénstratégia Magyarországon
Talán nem sokan tudják, de létezik Magyarországnak Nemzeti Hidrogénstratégiája, amit 2021. májusában tettek közzé.
Számottevő vízi erőművi kapacitásunk nincs, a folyók vízjárása is egyre kiszámíthatatlanabb, a szél sem fúj mindig, a Nap sem süt mindig, sőt a szennyezett napelemek névleges teljesítménye akár 30-40 százalékkal is visszaeshet. Az elektromobilitás növekvő, és a hidrogéntermelés várható elektromosáram-igénye miatt Paks II. megépítése tényleg megkerülhetetlennek tűnik.
A 15 oldalas programot átnézve azonban meglepő módon azt tapasztaljuk, hogy bár kiterjed a közlekedés minden területére és még az ipari energiaként történő alkalmazásra is, azonban a mezőgazdasági, erdészeti, építőipari gépek, rakodógépek és más logisztikai gépek és berendezések, valamint a dróntechnika teljesen kimaradtak belőle! Vajon miért?
Még ma is kissé utópisztikusan hat a hidrogén mint energiahordozó, illetve közvetlen üzemanyagként történő felhasználása, pedig utóbbi cseppet sem új keletű – fotó: Shutterstock
Szállítás és tankolás – már piackész megoldások
A spanyol székhelyű Calvera Hydrogen kifejlesztett egy „tubustankeres" félpótkocsimodellt a Shell Hydrogen számára, amely a gyártó szerint jelenleg a világ legnagyobb kapacitású modellje.
A szénszálas tartályokkal szerelt, 13,72 méter hosszú félpótkocsit úgy tervezték, hogy az Egyesült Államok útjain 1 tonna hidrogént, az EU útjain pedig – az eltérő közúti súlyszabályozások miatt – több mint 1,3 tonnát tudjon szállítani 517 bar üzemi nyomáson.
A tankerpótot a Shell Hydrogen számára fejlesztették ki, hogy világszerte kiszolgálják a hidrogénes üzemanyagtöltő állomásokat. (1 m³ hidrogén = 89,9 gramm, normál 1013 hPa légköri nyomáson). A fenti 1,3 tonna hidrogén ekkora nyomáson kimondva irdatlan mennyiség, több mint 7,47 millió köbméter, ami 350 bar nyomáson, 1500 liter geometriai tartálytérfogattal számolva 14 városi autóbusz fullra töltéséhez elegendő!
A legújabb közös fejlesztésű tankerfélpót hidrogénkutak ellátásához – fotó: www.calvera.es
A két vállalat több mint két évig dolgozott együtt a projekt mérnöki és technológiai fejlesztésén, amely a tervek szerint az Egyesült Államokban és Németországban teszi meg első lépéseit.
A Calvera és a Shell közötti keretmegállapodás eredményeként a tubustankeres pótkocsi új modelljeit fejlesztik ki a Shell amerikai, európai és egyesült királyságbeli töltőállomásainak kiszolgálására. A paramétereknél a tervezők a maximális költséghatékonyságra törekedtek.
A spanyol Calvera Hydrogen 20 lábas, mobil töltőállomása akár a szántóföld mellé is könnyedén telepíthető. Egyetlen hátrány, hogy kiszállításához jelenleg ADR-vizsga is szükséges – fotók: www.calvera.es
A kanadai Loop Energy az áramszolgáltatóval együttműködve fejleszt zéró kibocsátású, üzemanyagcellás, mobil áramfejlesztőket
A Loop Energy, a hidrogén-üzemanyagcellás megoldások tervezője és gyártója, leszállította az első három üzemanyagcellás rendszerét a H2 Portable-nek, a hidrogén-elektromos mobil energiaellátási megoldások kanadai fejlesztőjének. Az üzemanyagcellákat olyan hidrogénnel működő aggregátokba építik be, amelyek nemcsak építkezéseken, rendezvényeken, de akár a szántóföldek mentén is megbízható, környezetbarát áramforrásként működhetnek, akár elektromos mezőgazdasági gépek vagy drónok akkumulátorainak helyszíni feltöltéséhez.
A H2 Portable a következő generációs hidrogén-üzemanyagcellás aggregátjai piaci lehetőségeinek fejlesztésére összpontosít, ezért stratégiai termékfejlesztési és gyártási partnerséget kötöttek a TYCROP Manufacturing vállalattal is.
A T505 típusú, 50 kW-os üzemanyagcellás rendszerek leszállítását követően a mobil áramfejlesztők még ez év folyamán megkezdik a tartós teszteket. A H2 Portable és a TYCROP célja, hogy 2024-től, a várható piaci kereslet növekedésével párhuzamosan a nagy darabszámú sorozatgyártást is megkezdjék a kanadai és az egyesült államokbeli piacok számára.
Az üzemanyagcellák hatásfokának növelésével, ezáltal az üzemórára vetített hidrogéngáz-felhasználás csökkentésével az ügyfelek vagy gépbérlők üzemeltetési költségei is csökkenthetők.
A H2 Portable olyan megoldásokat fejleszt, amelyek a hidrogént használják számos iparág széles körű szén-dioxid-mentesítésére, mivel ezek a generátorok zéró kibocsátással termelnek energiát, a teljesítményük pedig rugalmasan skálázható a különböző piaci igényeknek megfelelően.
A pick-uppal is könnyedén vontatható üzemanyagcellás mobil áramfejlesztő, akár elektromos mezőgazdasági gépekhez, a földek mellett – fotó: www.loopenergy.com
A zéró kibocsátású áramfejlesztők és energiarendszerek piaca világszerte csak tovább növekszik, mivel a hidrogén képes megbízható energiát biztosítani a meglévő elektromos infrastruktúra kiegészítésére és tiszta energiát szolgáltatni a hálózatoktól független alkalmazások, felmerülő igények számára.
Források: www.loopenergy.com, www.h2-view.com
