Egy kis atom idén nagyra viheti: már nem a jövő energiahordozója a hidrogén?
Röpke 379 ezer évvel az ősrobbanás után, ahogy a világegyetemet ebben a kezdeti szakaszban alkotó, protonokból, elektronokból és fotonokból álló forró, sűrű plazma hűlni és tágulni kezdett, az elektronok és protonok pedig elkezdtek atomokat alkotni, jött létre ennek a cikknek a főszereplője, kormányok, olajipari vállalatok, autógyártók és nemzetközi hajózási cégek nagy reménysége, a periódusos rendszer első eleme, a hidrogén. A hidrogén teszi ki az univerzumban található atomok 90 százalékat, ez a leggyakoribb elem a Földön, sőt, az emberi test közel kétharmada is hidrogénből áll, de nem ezek miatt vonz be egyre több figyelmet és befektetőt világszerte, hanem mert kiváló üzemanyag.
Annak ellenére, hogy ilyen bőségesen van jelen a hidrogén midenhol a világban, a legritkább esetben találkozhatunk vele tiszta formájában, önálló hidrogén atomként. Általában oxigénnel keveredve, vízként van jelen, vagyis a hidrogént elő kell valahonnan állítani, amihez energiára van szükség. A hidrogén tehát – ellentétben mondjuk a kőolajjal –, nem energiaforrás, hanem energiahordozó. Az önálló hidrogént aztán el lehet égetni, aminek az egyetlen mellékterméke tiszta, iható víz.
Mindebből következik, hogy ha a hidrogén előállításához használt energia zöld, akkor az egész folyamat zöld, hiszen a végtermék egy olyan üzemanyag, aminek az elégetése nem szabadít fel a globális felmelegedést felgyorsító üvegházhatású gázokat, mint amilyen például a szén-dioxid, hanem csak egy kis tiszta vizet.
A hidrogénnak van még egy fontos tulajdonsága. A fosszilis üzemanyagokról való leválás, az úgynevezett zöld átállás egyik legnagyobb buktatója, hogy nem lehet minden szektorban egyszerűen csak lecserélni a fosszilis tüzelőanyagot elektromos áramra. A nehéz- és vegyipar, a nemzetközi hajózás vagy a repülés nem tud mit kezdeni azzal, ha még több szél- és naperőművet építünk, a kohászathoz ugyanis kell a szén, a tankerhajók gazdaságosan nehéz fűtolajjal, a repülők pedig kerozinnal tudnak csak menni, még több áram ezen nem fog változtatni. A hidrogén ugyanakkor tud, ez az energiahordozó ugyanis alkalmas a felsorolt szektorokban használt fosszilis tüzelőanyagok kiváltására.
Mindez remekül hangzik, de akkor miért nem hidrogén-meghajtású repülőgépekkel utazgat Orbán Viktor Prágába? Ennek a kérdésnek a megválaszolására egy rövid kísérletet mutatunk be, amit bátran velünk csinálhat a kedves olvasó otthoni körülmények között is. Hidrogént előállítani ugyanis roppant egyszerű: kell hozzá egy pohár csapvíz, egy 9 voltos elem és egy csipet só. A pohár vízbe belehelyezzük az elemet, hozzáadjuk a sót és már láthatjuk is, ahogy az elem két végéből bugyborékol felfelé a hidrogén és az oxigén.
Ezt nevezik elektrolízisnek és pontosan az a baj vele, amiért nem csinálta utánunk odahaza a kedves olvasó. Egy 9 voltos elem ugyanis nagyjából 3 ezer forintba kerül, nyilván hülye lesz beledobni egy pohár vízbe, csak mert azt írták az újságban. A hidrogénnel mint üzemanyaggal is ez a baj: túl drága. Ahhoz, hogy széles körben elterjedjen mint a fossziliseket helyettesítő üzemanyag, nagyjából 1-2 dollárba kellene, hogy kerüljön egy kilogramm hidrogén, jelen állás szerint azonban az előállítási költsége olyan 3-4 dollár.
Legalábbis az úgynevezett zöld hidrogéné. A hidrogént ugyanis különböző kategóriákba lehet sorolni, aszerint, hogy milyen energiát használtak az előállításához (vagyis, hogy hogyan töltötték fel a fenti kísérletben használt elemet). A színskála a legkörnyezetszennyezőbb megoldástól (barna), a megújulókból előállított hidrogénig (zöld) terjed, de a kettő között is vannak említésre méltó módszerek.
Pink hidrogénnek nevezik az atomenergiával előállított hidrogént, Franciaország például, amely rengeteg atomerőművel rendelkezik, komoly lehetőséget lát ebben a módszerben. A földgáz felhasználásával kinyert hidrogénnek három formája is van: szürkének hívjuk azt, amikor a hidrogén előállításának melléktermékeként szén-dioxid kerül az atmoszférába, és kéknek amikor az így előálló szén-dioxidot földalatti tárolókba pumpálják (ezt az eljárást hívják carbon capture-nek, magyarul szén-dioxid-leválasztásnak). A türkiz valahol a zöld és a kék hidrogén között van, ilyenkor a hidrogénből és szénből álló földgázmolekulákról egy speciális eljárással leválasztják a szénatomot, az így kapott szilárd halmazállapotú szenet pedig könnyebben lehet kezelni, mint a gázformájú szén-dioxidot.
A verseny tehát azon megy, hogy ki tud a leghamarabb 1 dollár/kg körüli áron, a lehető legzöldebb formában, nagy mennyiségű hidrogént előállítani. Annak ellenére, hogy a technológia még nem tart ott, hogy a zöld hidrogén környezetkímélő és gazdaságos is legyen, sokan nem vártak tovább az átállással. A világ egyik legnagyobb autógyártója, a Toyota 2014 óta gyártja a Mirait, az első hidrogénmeghajtású járművét, az Airbus pedig 2035-re tervezi kifejleszteni a ZEROe-t, a világ első nulla károsanyag-kibocsátású kereskedelmi repülőgépét, ami a tervek szerint szintén hidrogénnel megy majd. A svéd SSAB acélgyártó 2030-ig tervezi nagyjából teljesen megszüntetni a szén-dioxid kibocsátását, fosszilis energiaforrásoktól mentes hidrogénra támaszkodva.
Az SSAB egyedül felel a svédországi szén-dioxid kibocsátás 10 százalékáért, vagyis az ő átállásuk hidrogénra nem lenne kis szó. Ráadásul kézzelfogható precedenst teremtene egy rendkívül szennyező iparban, ahol a zöld átállás korábban elképzelhetetlennek tűnt. Az acélgyártáshoz vasra van szükség, amit vasércből lehet kinyerni. A vasérc vas plusz oxigén, az oxigén eltávolítását pedig rendszerint szén hozzáadásával oldják meg, ami az oxigénnel együtt szén-dioxidot alkot, ami viszont környezetszennyező. A szenet viszont lehet (zöld) hidrogénnel helyettesíteni, ami az oxigénhez kapcsolódva vizet alkot, abból meg még nem volt baj.
Tavaly októberben állapodtak meg Franciaország, Spanyolország és Portugália vezetői egy Barcelonát Marseille-jel összekötő gázvezeték építéséről, amely biztosítja majd, kezdetben a földgáz, később pedig a zöld hidrogén exportját az Ibériai-félszigetről Franciaországba és tovább. A zöld hidrogén előállítását célzó projektek egyre több támogatást kapnak szerte a világban, Kínától kezdve, Indián keresztül Európáig. Ahogy Daryl Wilson, a Hidrogén Tanács, egy iparági szervezet munkatársa az Economistnak fogalmazott: "Európa számos projekttel volt terhes, de 2023-ban végre meg fogja szülni".
Ezt a szülést az orosz-ukrán háború alaposan felgyorsította. A szintén az Economistnak nyilatkozó Bernd Heid, a McKinsey tanácsadó cégtől arra számít, hogy az a szabályozási bizonytalanság, amely számos ilyen projektet hátráltatott, idén megszűnik. Ursula von der Leyen, az Európai Bizottság elnöke szeptemberi, az EU évét értékelő beszédében arra tett ígéretet, hogy 2023-ban hidrogénbankot nyit az EU, ami önmagában egy 3 milliárd eurós befektetést jelent. A cél, hogy állandó keresletet biztosítsanak a hidrogénnak a bankon keresztül, EU-s forrásból. Németország pedig nemrég jelentette be, hogy ezernyolcszáz kilométernyi hidrogénvezeték-hálózattal fejlesztené energetikai rendszerét.
Ugyanakkor, ami igazán kilövi majd a hidrogént a sztratoszférába, az az Egyesült Államokban a szektorra borított elképesztő mennyiségű állami pénz. Az úgynevezett Inflation Reduction Act – a név ne tévesszen meg senkit, a törvény nem az infláció csökkentéséről, hanem a klímaváltozás elleni lépések finanszírozásáról szól – egy egészen hihetetlen, 3 dollár/kg támogatást kínál a zöld hidrogént előállító iparági szereplőknek. Számos zöldhidrogén-termelő, amely jelenleg nem tud versenyezni a hidrogén szennyezettebb formáival (ezeknek az ára általában 2 dollár/kg körül mozog), hirtelen 1 dollár/kg alatti költségekkel számolhat majd. A fentebb már idézett McKinsey-s tanácsadó szerint 2030-ra a teljes beruházási összeg elérheti a 100 milliárd dollárt, amivel az Egyesült Államok várhatóan teljesen elszipkázza Európából a zöld hidrogénnel foglalkozó projekteket.
A dekarbonizálást, vagy zöld átállást két fázisra lehet bontani. Rövid távon minden bizonnyal a zöld forrásból származó elektromos áramé lesz a főszerep, ami a legtöbb szektorban képes lesz kiváltani a fosszilis energiahordozókat. Hosszú távon ugyanakkor szükség lesz olyan megoldásokra is, amelyek képesek betömni a zöld áram által hagyott lyukakat.
A hidrogén 13,8 milliárd évet várt rá, de könnyen lehet, hogy 2023 végre az ő éve lesz.
Nyitóképünkön egy technikus dolgozik a Great Wall Motor hidrogénenergia-technológiai központjában Baodingban, az észak-kínai Hebei tartományban, 2021. július 15-én. Képünk illusztráció. Fotó: AFP / Xinhua / Zhu Xudong
