Fölös energiáink: a hidrogéné a jövő, de a jelen még nem

Természetesen tárolni kellene

Magyarország lassan akkumulátor-gyártó nagyhatalom lesz, de azt kevesen gondolják működőképes alternatívának, hogy a napközben túltermelődő villanyáram teljes egészével akkumulátorokat töltsünk fel, és azt onnan estétől reggelig visszavegyük. Ehhez olyan mennyiségű akkura lenne szükség, amely környezetvédelmi és gazdasági megfontolásokból is elfogadhatatlan lenne. Ezek az akkupakkok drágák is, ráadásul a várható élettartamuk mellett – kb. 10 év – meg sem térülnének. Háztartási méretekben ez esetleg még járható út, de erőművi léptékben aligha.

Már pedig 3-4 ezer megawatt naperőmű kapacitást valahol tárolni kéne – ha nem is tavasztól őszig, de legalább reggeltől estig. Már korábban is gondolkoztak a szakemberek víztározós erőművek létesítésében – igaz akkor nem a napelemek, hanem inkább el nem készült vízierőműveink energiájának tárolására. Az elv egyszerű; készítünk egy nagy víztározót a hegy tetejére, és a fölösleges áramunkkal felszivattyúzzuk a vizet a magasba. Aztán amikor szükség van az áramra, akkor a vizet lezubogtatjuk a tározóból, közben turbinát és generátort hajtatunk vele, így visszanyerjük a szivattyúzáskor befektetett energiát. A kész tervek a 70-es években nem csak a vízi erőmű elmaradása miatt nem valósult meg, hanem azért sem, mert hazánk geológiai adottságai nem igazán alkalmasak erre. Nagy hegyeink nincsenek, amik vannak azok fokozottan védettek, és akkor még ott vannak a talajadottságok is. Több millió köbméter vizet felvinni egy hegy tetejére nem kis felelősség! Ha a tározó mondjuk megcsúszna, akkor semmi nem áll a víz útjába! Ezért nem lett ilyen víztározós erőmű pl. a Pilisben.

Egy angol startup cég nemrég érdekes megoldást szabadalmaztatott, ami esetleg nálunk is használható lenne – dacára az alacsony hegyeinknek. Szivattyúik normál víz helyett egy a víznél 2,5-szer nagyobb fajsúlyú folyadék-keveréket pumpálnak fel a tározóba, ami azt is jelenti, hogy ugyanahhoz a teljesítményhez két és félszer kisebb magasságra van csak szükség. Ilyen dombjaink már vannak, ez a megoldás akár járható is lehet.

És akkor ott van a nagy lehetőség még, a hidrogén. Több módszerrel is elő tudjuk állítani, ezek között van teljesen környezetbarát, de drága, és egyáltalán nem környezetbarát, de olcsóbb. A környezetbarát az ún. zöld hidrogén, melyet villanyárammal, közönséges víz bontásával tudunk előállítani. Esetünkben most ez a megoldás játszik. Jelenleg már két olyan üzem működik Magyarországon (egy Százhalombattán, és egy újabb Bükkábrányban), melyek tiszta hidrogént állítanak elő napenergiából. Megkülönböztetünk még szürke és kék hidrogént – mindkét esetben a folyamat egy fosszilis energiahordozóból, metán (földgáz) vagy kőszén reakciójából indul. A metán első lépésben hidrogénné és szén-monoxiddá bomlik hő és nikkel katalizátor segítségével, majd a második lépés során a szén-monoxid és vízmolekula bomlásával szén-dioxid és további hidrogén keletkezik. A metán és a széndioxid azonban egyáltalán nem tesz jót a légterünknek, így a szerencsésebb esetben visszapumpáljuk a föld belsejébe, de rosszabb esetben a légkörbe bocsátjuk. Ez utóbbi már nem is kék, hanem egyenesen szürke hidrogén. Ez nem járható út hosszú távon, bár a világon jelenleg megtermelt hidrogén 99%-a így készül.

Marad tehát a víz bontása napelemekkel termelt villanyárammal, ami ökológiailag is tökéletes megoldás, de jelenleg nagyon nem gazdaságos. Az így termelt hidrogén 3-4-szer annyiba kerül, mint a fosszilis anyagokból előállított. Ez a technológiák fejlődésével persze javulni fog majd, de mindenképpen csak akkor válik gazdaságossá, ha extra mennyiségű villanyáramot állítanak majd elő naperőműveink. És akkor még ott van az újabb probléma, hogyan használjuk fel a hidrogént. Fűtésre elvileg már most is használhatnánk egy bizonyos mértékig úgy, hogy a földgáz hálózatunkban hozzákeverjük a normál földgázhoz. Ez jelenleg maximum 10% arányig képzelhető el. Ma már vannak olyan gázkazánok, amik gond nélkül elégetik a keveréket. Problémát inkább a hidrogén szállítása, továbbítása jelent. A hidrogén atomok kisméretűek, ezért könnyen átjutnak minden anyagon, tehát a tartályok falát ennek megfelelően kell megtervezni és szigetelni. A hidrogén sok fémet rideggé és törékennyé tesz, ezzel megbonyolítja többek között a csővezetékek és tartályok tervezését.

Németországban nemrég kiterjedt vizsgálattal hasonlították össze, hogy a napelemek villanyáramát elégessük-e a földgázhoz keverve, vagy inkább hőszivattyút működtessünk vele. Az első megoldás kb. 50%-os hatásfokkal működik, a másik pedig nagyjából 300%-ossal (ez a hőszivattyú elvéből adódik). Tehát összességében 6-szor jobban hasznosul a villanyáram a hőszivattyúban. A hidrogénégetés nem tűnik gazdaságosnak! Ha autóban akarjuk felhasználni a hidrogént, ahhoz erősen le kell hűteni, és nagy nyomáson cseppfolyósítani kell. Energiasűrűsége még lehűtött, cseppfolyós formában, 700 bar nyomás mellett is majdnem négyszer kisebb a benzinnél, így jóval nagyobb térfogatú tárolóeszköz szükséges ugyanakkora energiamennyiség biztosításához. Nem állítjuk, hogy a zöld hidrogénnek nincs jövője. A technológiák fejlődnek majd, és a korlátlan energiatárolás lehetősége mindenképpen csábító. De jelenleg még igen komoly akadályok állnak az útban.