A zöld hidrogén elősegíti a fosszilis tüzelőanyagok elhagyását

A zöld hidrogén megoldást kínál a „nehezen csökkenthető” iparágak szén-dioxid mentesítésére, mint például az acél- és műtrágyagyártás, a nehéz szállítás és a hajózás. A nagy kibocsátású országok legutóbbi bejelentései azt sugallják, hogy a zöld hidrogénre való átállás nagyobb mértékű lehet, és a vártnál hamarabb megtörténik.

Narendra Modi indiai miniszterelnök 2,3 milliárd dolláros zöld hidrogén küldetést jelentett be, amely 2050-re várhatóan 400 százalékkal fog növekedni. India acélipara és a nehéz teherszállítás fogja felhasználni ennek a termelésnek körülbelül a felét.

Legfrissebb kormányzati tervek szerint Kína évente 100-200 ezer tonna megújuló alapú hidrogént állítana elő, és 2025-ig 50 ezer hidrogénüzemű járműből álló flottája lenne.

A Biden-adminisztráció bejelentette, hogy 750 millió dolláros beruházást hajt végre zöld hidrogénbe. Várhatóan 700.000 új munkahelyet teremt, és további 140 milliárd dolláros beruházást tesz lehetővé.

Új-Zéland nemzeti hálózata sokkal megújulóbb, mint Ausztrália, amely még mindig szénfüggő. Ennek ellenére mindkét ország befektet a zöld hidrogénbe, mint jövőbeli üzemanyagba.

Az ausztrál kormány 2 milliárd ausztrál dollárt különített el 2023-as költségvetésében a nagyszabású zöld hidrogén projektek felgyorsítására. Új-Zélandon a javasolt “Southern Green Hydrogen” projekt fejlesztési szakaszba lépett. A végleges beruházási döntések még ebben az évben várhatók.

Zöld hidrogén átmenet

A zöld hidrogént megújuló energiaforrások felhasználásával állítják elő, hogy a vizet hidrogénre és oxigénre bontsák, akár elektrolízissel, akár fotolízissel. Jelenleg az összes hidrogén 98 százalékát fosszilis tüzelőanyagok felhasználásával állítják elő (“szürke hidrogén” vagy “kék hidrogén”). A Párizsi Megállapodás céljainak teljesítése érdekében a hidrogéntermelést dekarbonizálni kell. A zöld hidrogén telepített termelési kapacitását 75-szörösére kell növelni 2030-ig.

A jó hír az, hogy az előrejelzések szerint a zöld hidrogén ára kilogrammonként 2-3 dollárra csökken 2030-ra a javuló termelési módszerek és a méretgazdaságosság miatt. A megújuló energiaforrások csökkenő költségei, az energia iránti növekvő kereslet és az éghajlatváltozással kapcsolatos vészhelyzet példátlan lendületet adott a tiszta hidrogénnek.

A szürke és a kék hidrogén csak átmeneti üzemanyagok lesznek. Ezeket végül zöld hidrogén váltja fel, amely egyúttal számos új felhasználási területnek is megfelel majd, mint például a zöldacél.

Néhány hidrogénalkalmazás már jó úton halad. Az Airbus olyan elektromos repülőgépek fejlesztésében vesz részt, amelyekban majd hidrogén üzemanyagcellák biztosítják az üzemanyagot a motorok működéséhez.

Míg a legtöbb elektromos jármű továbbra is akkumulátorral működik, néhány autógyártó sikeres hidrogénüzemű autókat gyártott kereskedelmi forgalomba.

Képen: hidrogén meghajtású vonat

A magas termelési költség a fő akadályozó tényező a zöld hidrogén elterjedésében. Ám a 2 dollár/kg ár potenciális fordulópontnak tekinthető ahhoz, hogy a zöld hidrogén versenyképes legyen más üzemanyagforrásokkal szemben. Amint ez a 2030-ra tervezett fordulópont elérkezik, a zöld hidrogén várhatóan fokozatosan kiszorítja a fosszilis tüzelőanyagokat a legtöbb ágazatban.

Az elektrolizáló berendezések ára nagyjából a felére csökkent az elmúlt öt évben. Ez a tendencia várhatóan folytatódik. A szilárd-oxid elektrolizátorok közelmúltbeli fejlesztése, amelyek 100 százalékos hatékonyságot képesek elérni emelt hőmérsékleti tartományban, további növekedést ígér.

Lehetőség a fejlődő országok számára

A zöld hidrogénnel szembeni közvetlen kihívás az, hogy globális elfogadottságot kell szereznie, és sürgősen ki kell bővíteni az infrastruktúrát. A jövőbeni nemzetközi hidrogén-partnerségek várhatóan a fejlődő és a fejlett gazdaságok számára egyaránt előnyösek. Példa erre Afrika, amely megújuló energia potenciálja miatt jó helyzetben van a zöld hidrogén projektek fejlesztéséhez. Afrika gazdag platinakinccsel is rendelkezik, amely a vízhasadási katalízishez szükséges.

Észak-Afrika nagy lehetőségei zöld hidrogén előállítására a rendkívüli napsugárzási szinthez és a hatalmas szélerőforráshoz köthetők. A Világbank becslése szerint Algéria teljes szélenergia-készlete összemérhető Európa szélenergia-készletével.

A Bloomberg elemzése szerint az elektrolizáló berendezések világszerte 120-szorosára bővülnek a mai 2 GW-ról 2030-ra 242 GW-ra. A főbb gyártók közé tartozik az EvolOH, amely 2025-ig évi 3,75 GW elektrolizátort tervez gyártani, valamint a Plug Power Gigafactory, amely a Niagara-vízesésből nyeri energiáját.

Fejlődési akadályok

A zöld hidrogénenergia új forradalmának van néhány fontos fennmaradó akadálya, amelyet meg kell oldani. Az első az, hogy az elektrolizátorokban használt víznek szennyeződésektől mentesnek kell lennie. A tiszta édesvíz növekvő hiánya azonban globális probléma. Ennek a kihívásnak a kiküszöbölése érdekében az ausztrál és kínai egyetemek részvételével végzett kutatási együttműködés bebizonyította, hogy a tengervizet kereskedelmi forgalomban lévő elektrolizátorral lehet hasítani. Ez a technológia még további finomításra szorul, de úgy tűnik, hogy életképes megoldást kínál.

A másik probléma az, hogy a hidrogén a légkörben közvetett üvegházhatású gázként viselkedik. A hidrogén reakcióba lép az OH-gyökökkel, amelyek egyébként lebontanák az erős üvegházhatású gázt, a metánt. A nettó hatás az, hogy a metán tovább marad a légkör felmelegedésében, mintha hidrogén nem lenne jelen. A hidrogén közvetett üvegházhatású gázhatásának számszerűsítése a szivárgás mértékétől függ. Ez sürgősen részletesebb értékelést igényel.

A fennmaradó probléma a csővezeték szivárgása, becslések szerint 2,9 és 5,6 százalék között van. Egy fontos csővezeték-teszt során a kínai Sinopec azt tervezi, hogy megépíti az első zöld hidrogénvezetéket Belső-Mongóliából Pekingbe, hogy gyakorlati körülmények között tesztelje a hidrogén szivárgást. Ezzel párhuzamosan a zöld hidrogén Haber-Bosch típusú eljárással zöld ammóniává történő átalakítása a kulcsa annak, hogy a zöld ammóniát könnyebben szállítható üzemanyagként használják nagy teljesítményű szállításokhoz, valamint zöld műtrágyaként.