Mire jó a föld alatt rejlő „fehér hidrogén”, és lesz-e ebből energetikai forradalom?
– A világon mindenhol elkezdték keresni a fehérhidrogén-lelőhelyeket – mondta a Qubitnek Lente Gábor fizikai kémikus a szerda este a Magyar Tudomány Ünnepén tartott előadása után, amiben a földfelszín alól kitermelhető hidrogén energiahordozóként való lehetséges felhasználásáról és annak előnyeiről beszélt.
A Pécsi Tudományegyetem Kémiai Intézetének igazgatója szerint az utóbbi időszakban Franciaország mellett a Pireneusok lábánál, Spanyolországban is találtak a felszín alatt nagy mennyiségű hidrogént tartalmazó lelőhelyeket, de utóbbi kitermelését jelenleg a spanyol bányatörvények nem teszik lehetővé.
A szakember szerint, aki a Megújuló Energiák Nemzeti Laboratóriumban kutatja a hidrogén felhasználásának lehetséges módjait, a technológia rendelkezésre áll, és csak gazdasági és jogi szempontok korlátozzák, hogy a mostaninál nagyobb arányban használják fel a hidrogént. Lente a Humán Tudományok Kutatóházának modern épületében közel 30 érdeklődő előtt tartott előadásának jó részét így a felhasználást és kitermelést érintő szabályozási kérdések taglalásával töltötte.
Az EU klímapolitikai döntése, miszerint 2035-től nem lehet szén-dioxidot kibocsátó autót eladni, nagy hatású jogi változás, de ahogy arra az MTA Fenntartható Fejlődés Elnöki Bizottságának októberi, akkugyárakról tett nyilatkozata is kitér, egyáltalán nem biztos, hogy egy-két évtized múlva elektromos járművek dominálják majd a közlekedést. A kutató szerint megfigyelhető az a tendencia, hogy egyre jelentősebb forrásokat fektetnek a hidrogén-infrastruktúra fejlesztésébe.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (Department of Energy, DOE) októberben 7 milliárd dollárnyi befektetést jelentett be, amiből hét regionális hidrogénközpontot létesítenek, hogy felgyorsítsák a tiszta hidrogén terjedését. A tervek szerint a H2Hub-ok együttesen évente hárommillió tonna hidrogént állítanak majd elő közel kibocsátásmentesen. Eközben az EU-s országok idén megállapodtak abban, hogy 2030-ig minden nagyobb városban, és a transzeurópai közlekedési hálózat (TEN-T) mentén 200 kilométerenként lesz egy hidrogénkút. Ha ez tényleg megvalósul, a kutató szerint 7 év múlva legalább egy tucat hidrogénkutat kereshetünk fel Magyarországon.
Miért nincsenek még hidrogénes autók az utakon?
A hidrogénes járművek, mint az üzemanyagcellás Toyota Mirai elterjedése előtt ma az a fő akadály, hogy nincs hol hidrogént tankolni, mondta a kutató, amin az EU-s kezdeményezés változtathat. Az elektromos töltéssel szemben a hidrogénnel hajtott autók tankolása a mai benzines vagy dízelautókéhoz hasonló időt vesz igénybe: a töltőkút az üzemanyagot a légköri nyomás 700-szorosával, 70 megapascallal pumpálja egy tartályba. Bár a kutató szerint a hidrogénnek vannak valós veszélyei, ezekhez szerinte részben már hozzászoktunk a földgázzal. Hozzátette ugyanakkor, hogy a hidrogén egy tulajdonsága, hogy szivárgása felforrósodással és gyulladással járhat, okozhat még komoly problémákat.
Ma a hidrogént elektromos áramot előállító és azzal egy elektromotort hajtó üzemanyagcellás, valamint belső égésű motoros járművek tudják felhasználni. Ezek legfontosabb paramétere Lente szerint a hatékonyság, ami kis és közepes teljesítménynél inkább az üzemanyagcellának, nagyobb teljesítménynél viszont a belső égésű motornak kedvez. Az üzemanyagcella hátránya ugyanakkor a jelentős hűtésigény és a hőmérséklet növekedésével csökkenő hatékonyság: „a termodinamika kegyetlen” – mondta erről a kutató.
De honnan szerzünk tankolható hidrogént? Az elem nagy mennyiségben szénhidrogénekben és vízben van jelen. Annak érzékeltetésére, hogy az előállításához mennyire szennyező energiaforrást használunk, kitalálták az úgynevezett hidrogénszivárványt, amelyen a fekete szín jelzi a legszennyezőbb, kőszén segítségével előállított gázt, a zöld a megújuló energiaforrásokkal generáltat, a fehér pedig a földfelszín alól kitermeltet. Lente korábban azt mondta volna, hogy a hidrogén nem elsődleges energiaforrás, és nem lehet igazán bányászni, de az elmúlt években, ahogy a CNN nemrég az észak-franciaországi hidrogénlelőhelyekről szóló cikkében összefoglalta, kiderült, hogy mégis.
Ennek története évtizedekkel ezelőttre nyúlik vissza, amikor Maliban, egy Bourakébougou nevű településen egy kút váratlanul kigyulladt, miután egy munkás cigerettát gyújtott meg a közelében. 2011-ben aztán egy olaj- és gázipari cég felnyitotta a lezárt kutat, és azt találta, hogy a belőle feltörő gáz 98 százalékban hidrogént tartalmaz.
A felszín alatt, mint ahogy azt egy idén a Scientific Reports folyóiratban közölt tanulmány taglalja, sokkal nagyobb hidrogénlelőhely rejlik, mint amennyit eddig a falu áramellátása céljából kitermeltek. Lente szerint ha máshol nem is lehet ilyen arányú hidrogéntartalomra számítani, sok országban, köztük Brazíliában vagy Ománban is vizsgálnak hidrogént tartalmazó földgázlelőhelyeket, és nem kizárt, hogy egy-két helyen Magyarországon is lehetne hidrogént találni a geológiai rétegekben.
Hol lesz az első hidrogénbánya?
Az amerikai földtani intézet (USGS) szerint annyi természetes hidrogén lehet a felszín alatt, ami több ezer évre fedezné a globális fogyasztást. Ha sikerül kiaknázni a fehérhidrogén-lelőhelyeket, az egyrészt növelheti a hidrogén energiahordozóként vett hatékonyságát, és akár még kedvezhet a belső égésű motoroknak is, mondta előadásában Lente, mert velük szemben az üzemanyagcellák tisztább, szennyeződésektől mentes hidrogént igényelnek.
Bár a hidrogén közvetlenül nem üvegházhatású gáz, kémiai reakciókon keresztül képes megváltoztatni más üvegházhatású gázok mennyiségét, így egy, a Communications Earth & Environment folyóiratban nyáron közölt kutatás szerint a hidrogén előnyeinek kihasználásához figyelni kell szivárgásának minimalizálásra.
Lente a kérdésünkre elmondta, a hidrogén tartalmú földgáz kitermelése talán Ausztráliában van legelőrehaladottabb állapotban. Előadásában említette is, hogy Dél-Ausztrália kormánya nemrég egy új törvénytervezetet nyújtott be az állami parlamentnek, ami leegyszerűsítené a hidrogénes és más megújuló energia projektek létrehozását. Emellett az Egyesült Államokban nemrég a DOE 20 millió dollárt adott geológiai hidrogénlelőhelyek felderítésére.
Ipari energiaforrásként „amennyire tudom jelenleg nagy mennyiségben nem nagyon használják a hidrogént, viszont van olyan ipari folyamat, ahol jelentős mennyiségű hidrogént használnak” – mondta a Qubitnek Lente, aki szerint ha hosszú távú energiatárolásról van szó, akkor a hidrogén az egyik a komolyan vehető opciók közül.
A bányászat mellett a kémikus szerint annak is lehet értelme, hogy energiatárolási célból megújuló energiaforrásokból állítsák elő a hidrogént a víz elektrolízisén keresztül, amikor a hálózat már nem lenne képes a napelemek által megtermelt többletenergiát felvenni, úgy, hogy az a termelőnek megérje. Hasonlót lehetne szerinte csinálni a folyamatosan üzemelő atomerőművekkel is, ha éppen nincs szükség a hálózatban az általa megtermelt energiára.
A kutató teljes előadása itt megtekinthető:
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: