Az Earthjustice Right to Zero kampánya nemrégiben jelentette meg a „Hidrogén visszaszerzése a megújuló jövőért” című jelentést. (Az Earthjustice egy nonprofit környezetvédelmi jogi szervezet, amely az egészség védelmére, az élővilág megőrzésére és a tiszta energia előmozdítására összpontosít.) A jelentés a hidrogént, mint potenciális tiszta energiaforrást részletezi, miközben elmagyarázza a „zöld hidrogén” és a fosszilis tüzelőanyagokból előállított hidrogén közötti különbségeket. A 41 oldalas dokumentum segíthet a politikai döntéshozóknak megérteni a zöld hidrogénben rejlő valódi lehetőségeket, és elkerülni a fosszilis tüzelőanyagokkal foglalkozó vállalatok által folytatott hidrogénkampányok mögött rejlő marketingcsapdát. A jelentés emellett tárgyalja a zöld hidrogén legígéretesebb alkalmazásait.
 

 

Bár elvileg a hidrogénben rejlik a zöld energia rejtett potenciálja, a mai valóság ennek az ellenkezője. A jelentés megemlíti, hogy ma a hidrogén előállítása többnyire nem környezetbarát eljárással történik, és jelentősen hozzájárul az éghajlatváltozáshoz. A legnagyobb hidrogéntermelők az olaj- és gázipari vállalatok: a hidrogént a fosszilis gáz gőz-metán reformálásával (angol rövidítéssel SMR) nyerik, ami környezetszennyezéssel járó folyamat. A globális hidrogéntermelés 99,8%-a nem környezetbarát, és óriási mennyiségű légszennyezést okoz. [A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szerint a világ éves hidrogénigénye több, mint egész Németország primerenergia-ellátása]. Emellett az SMR olyan káros szennyező anyagokat bocsát ki, mint a nitrogén-oxidok, a szén-monoxid és az illékony szerves vegyületek. Az olajfinomítók közelében lévő helyi közösségeket leginkább ezek a szennyező anyagok érintik.

A fosszilis tüzelőanyag-ipar nemcsak a hidrogén termelője, hanem egyben elsődleges fogyasztója is. A legnagyobb fogyasztói kör (60% körüli részesedéssel) a nyersolaj-finomítók csoportja, ahol a hidrogént a gázolaj kéntartalmának csökkentésére használják. A második legnagyobb hidrogénfogyasztó a mezőgazdasági ipar (mintegy 30%), ahol a hidrogént a vegyi műtrágyák alapanyagaként használják. A hidrogén fennmaradó 10%-át egyéb kémiai folyamatokhoz, például metanolgyártáshoz használják fel. a fosszilis üzemanyagokkal foglalkozó vállalatok összefogtak, hogy politikai támogatást szerezzenek a hidrogéngyártásnak. Nemcsak az otthoni alkalmazások (fűtés, főzés), hanem a közlekedés számára is zöld megoldásként népszerűsítik. Meg kell azonban jegyezni, hogy ezek a vállalatok folyamatosan ugyanazt a hidrogéngyártási eljárást használják, amely messze nem zöld.

 

A hidrogén, mint dekarbonizációs eszköz

A hidrogén dekarbonizációs eszközzé válhat, ha a politikai döntéshozók megértik, mi a zöld hidrogén. A kulcskérdés: hogyan készül a hidrogén? Ma a hidrogén előállításának egyetlen környezetkímélő, a környezetet nem negatívan befolyásoló zöld módszere a teljesen megújuló elektromos energiával működő elektrolízis. Ebben a folyamatban a hidrogént vízmolekulákból hasítják ki. Az IEA meghatározása szerint a “zöld hidrogén” a megújuló energiaforrásokból előállított villamos energia felhasználásával előállított hidrogén.

A megújuló energia használata elengedhetetlen, mivel az elektrolízis rendkívül energiaigényes folyamat, és a hálózaton rendelkezésre álló bármely más forrásból származó energia felhasználása még több CO2 -kibocsátást okoz, mint az SMR hidrogéngyártási folyamat. A jelentés továbbá figyelmezteti a politikai döntéshozókat a biometánból vagy biomasszából előállított hidrogénre, amelyet szintén zöld megközelítésként mutatnak be. Bár a biomasszát szerves hulladékból kellene előállítani, a valóság egészen más. (Valójában ez az előállítási módszer a szükséges biomasszának csak egy kis részét biztosítja). Általában a biomasszát fából vagy az energiaforrássá válás céljából termesztett növényekből állítják elő. A biomassza nem szén-dioxid-semleges energiaforrás, és jelentősen hozzájárul az üvegházhatású gázok kibocsátásához.

 

A zöld hidrogén termelési kapacitása

Jelenleg Európa vezető szerepet tölt be a zöld hidrogén előállítására szolgáló technológia kiépítésében. Az Európai Bizottság célul tűzte ki, hogy 2024-ig 6 GW, 2030-ig pedig 40 GW megújuló hidrogénelektrolízist alkalmazzon. Ehhez hatalmas gyártási kapacitásra lesz szükség, és Európának meg kell dupláznia a zöld hidrogénnel kapcsolatos projektjeit, hogy elérje a célt. A végső cél az elektrolízerek költségének felére csökkentése 2030-ig, mivel azok jelenleg rendkívül magasak.

 

A zöld hidrogén korlátai

A zöld hidrogén első korlátja az elektromos energia hidrogénné alakításának folyamatából adódó energiahatékonyság hiánya. A megújuló energiával működő elektrolízis jelentős – 20-40% közötti – energiaveszteséget okoz. Így a hidrogén drágább energiaforrás, mint a megújuló villamos energia. Ezenfelül a hidrogénnel működtetett eszközök hatékonysága kisebb, mint az elektromos eszközöké. A hidrogén tárolása és szállítása is nehézségekbe ütközik, valamint olyan környezeti kihívások is felmerülnek, mint például a hidrogén előállításához szükséges víz. A hidrogén az égésből származó egészségkárosító szennyezéssel is jár. Bár a hidrogénüzemanyagcellák csak vízgőzt bocsátanak ki, számos olyan lehetséges alkalmazás létezik, ahol a hidrogén az üzemanyagcella helyett égetéssel jár. A káros szennyező anyagok a nitrogén-oxidok, amelyek károsíthatják az emberek szív- és légzőszervi funkcióit.

 

A zöld hidrogén alkalmazásai

A jelentés azt vizsgálja, hogy a hidrogén hatékony megoldás-e a különböző alkalmazások terén, például az otthonokban (fűtés, főzés), az iparban és a közlekedésben. Az elemzés azt mutatja, hogy a hidrogén nem lehet az első választás az otthonokban a háztartási készülékek működtetésére. A hidrogén szivárgása biztonsági kockázatot jelent, és a hidrogén is üvegházhatású gáz. Az otthonokban hatékonyabb megoldás a közvetlenül megújuló energiával működő elektromos készülékek használata. A közlekedési ágazatban az akkumulátorral működő elektromos járművek (EV-k) energiatakarékosabbak és megfizethetőbbek, mint a hidrogénüzemű járművek. Ezért nyilatkozta Sasan Saadat, a jelentés társszerzője a következőt: “A hidrogén nem az a csodafegyver, aminek beállítják. Ami még rosszabb, hogy a fosszilis tüzelőanyagokkal foglalkozó vállalatok hidrogén-hype áradata azzal fenyeget, hogy késlelteti a tiszta energiára való átállást, mivel elvonja az erőforrásokat az olyan megoldásoktól, mint az elektromos készülékek és járművek. A jövőben a zöld hidrogén segíthet a megújuló energiát az energiarendszer legnehezebb pontjaira is eljuttatni, de nem helyettesítheti gazdaságunk nagy részének gyors villamosítását.”

Mindazonáltal a zöld hidrogén megoldást jelenthet olyan dekarbonizált ágazatokban, ahol a villamosítás nem lehetséges. Ezeket a hidrogénalkalmazások megvitatásakor három csoportra kell osztani őket:

Olyan ágazatok, ahol a zöld hidrogén hatékony megoldást jelent

Olyan ágazatok, ahol a zöld hidrogént óvatosan kell vizsgálni.

Olyan ágazatok, ahol a zöld hidrogén nem jelent hatékony megoldást.

Amint azt már korábban kifejtettük, a fosszilis tüzelőanyagokat felhasználó iparágak nagy mennyiségű hidrogént termelnek, ami jelentős hatással van az éghajlatra. Valószínűleg ez a legfontosabb ágazat, ahol a zöld hidrogén megoldást jelenthet a kibocsátás csökkentésére. Ráadásul a zöld hidrogén nem igényel új technológiákat a használatához. A hidrogén szállítható egy erre a célra kialakított csővezeték segítségével, és tárolható a jelenleg használt infrastruktúrában. Fontos megjegyezni, hogy a zöld hidrogénben rejlő, a fosszilis hidrogén helyettesítésére szolgáló potenciált nem szabad ürügyként használni a finomítók és a műtrágyagyárak bővítésére. Számos olyan ágazat van, ahol a zöld hidrogén a szén-dioxid-mentesítés eszközeként használható, de bizonyos hátrányok vagy a technológia hiánya miatt óvatosan kell vizsgálni. Az első potenciális ágazat a tengeri hajózás, mivel az üvegházhatású gázok teljes kibocsátásának mintegy 3%-a, valamint a kén-oxidok és nitrogén-oxidok teljes szennyezésének 15%-a ebből az ágazatból származik. Az akkumulátorok még mindig nem jelentenek megoldást a hosszú távú tengeri szállításra a korlátozott kapacitás és az újratöltés szükségessége miatt. A zöld hidrogén az egyszerűbb tárolás és a nagyobb energiasűrűség miatt a hosszú távú utak lehetséges megoldása lehet. Környezetbarátabb megközelítés a hidrogén üzemanyagcellákban történő felhasználása, de ezt a technológiát még fejleszteni kell.

A légiközlekedési ágazat is jelentősen hozzájárul a szennyezéshez, a globális CO2 -kibocsátás mintegy 2%-ával. A tengerhajózási ágazathoz hasonlóan az akkumulátorok alkalmazásának is vannak korlátai. Létezik egy javaslat, amely szerint az ágazat szén-dioxid-mentesítésére zöld hidrogént vagy annak hidrogénalapú folyékony üzemanyag-származékát kellene használni. Néhány kísérleti projekt már rendelkezésre áll, de a technológiát még fejleszteni kell. A nagy hőigényű ipari folyamatok, például az acélgyártás, ahol az elektromos dekarbonizáció nem jöhet szóba, megoldásként használhatják a zöld hidrogént. Ez alternatívát jelentene a főzőszén helyett a vasérc redukciós folyamatában vagy a magas hőmérsékletű hőt igénylő folyamatokban. Ennek az iparágnak azonban alacsony költségű fűtési megoldásra van szüksége – ez kihívást jelent a zöld hidrogén számára. A zöld hidrogén jó lehetőségeket rejt magában a megújuló villamos energia hosszú távú tárolására az üzemanyagcellákkal együtt. Ez költséghatékony megoldás lehet az elektromos hálózat dekarbonizálására, akár hosszú ideig, nagyon alacsony energiaveszteséggel. Az üzemanyagcellák olyan reverzibilis tárolási megoldásként használhatók, amelyek a zöld hidrogént szükség esetén villamos energiává alakítják át. Az üzemanyagcellák energiasűrűsége azonban alacsony a belső égésű turbinákhoz képest. Kisebb, 60 MW körüli erőművekben hatékonyak, de a nagyobb léptékű erőművekhez az üzemanyagcella-technológiát tovább kell fejleszteni, hogy költséghatékony legyen. Sokan egyetértenek abban, hogy a fosszilis tüzelőanyagokról a megújuló energiára való átállás a leghatékonyabb módja a kibocsátás csökkentésének. Azokban az ágazatokban, ahol a megújuló energiából származó villamosenergia nem használható közvetlenül, a zöld hidrogén hatékony megoldás lehet.

 

Forrás: https://www.engineering.com/story/report-review-reclaiming-hydrogen-for-a-renewable-future