(Kiemelt kép: Unsplash)
Az elmúlt évtized egyik legígéretesebb éghajlati technológiája a hidrogénenergia volt. Lettek volna hidrogénüzemű, több száz mérföldes hatótávolságú üzemanyagcellás autóink, melyek feltöltése mindössze egy percet vett volna igénybe, hidrogén gázvezetékek, melyek működőképesen tartották a gáztüzelésű volna a kazánjainkat, hidrogénüzemű, nulla károsanyag-kibocsátású repülőgépek, sőt, még a Csendes-óceánt átszelni képes hidrogénüzemű hajók is. Ez az ígéretes technológia mégis háttérbe szorulni látszott, amikor az elektromos autók és az akkumulátortechnológia került a középpontba. A nemzetközi figyelem azonban lassan újra a „rózsaszín hidrogénre” terelődik, mely az atom erejének hasznosításával végre felszabadíthatja a hidrogéngazdaságot. Üdvözöljük tehát a rózsaszín hidrogén szép új világában!
Sajnos a rózsaszín hidrogén valójában nem rózsaszín, pedig az csodálatos lett volna. Ehelyett a hidrogén attól függően kap színt, hogy éppen honnan származik. A tiszta hidrogén előállításának legjobb módja ugyanis a víz elektrolízise vagy a földgáz reformálása, mindkettőhöz hatalmas mennyiségű energiára van szükség. A zöld hidrogén ma az „arany standard”; ez az, ahol a hidrogén elektrolízisét ultra-alacsony szén-dioxid-kibocsátású megújuló energiaforrásokkal működtetik. Aztán ott van a kék hidrogén, mely a földgáz reformálásával a metánt szén-dioxidra és hidrogénre bontja, majd a szén-dioxidot felfogják és tárolják. A legrosszabb változat a szürke hidrogén, mely szintén a földgáz reformálását alkalmazza, de a szén-dioxidot a légkörbe engedi távozni, és az éghajlatváltozást táplálja. Végül a rózsaszín hidrogén, mely nukleáris energiát használ a hidrogénelektrolízishez. Első pillantásra a rózsaszín hidrogén kissé ostobaságnak tűnik, elvégre a zöld hidrogén minden szempontból biztosan jobb lehetne. De ha a kulisszák mögé nézünk és részletesen megnézzük az adatokat, kiderül, hogy ez nem éppen így van.
A karbonlábnyom lett a legfontosabb
Először is, ott vannak a kibocsátások: a szélenergia átlagosan 4 gramm szén-dioxidot bocsát ki egy megtermelt kWh-ra vetítve, a napenergia pedig valamivel többet, 6 grammot. Összehasonlításképpen: a szénenergia kWh-ként körülbelül 1000 gramm szén-dioxidot bocsát ki. Vajon hol helyezkedik el az atomenergia ebben a mixben? Nos, az atomenergia csak 4 gramm szén-dioxidot bocsát ki kWh-nként. Ez azt jelenti, hogy a rózsaszín hidrogénnek kisebb lehet a karbonlábnyoma, mint a napenergiából előállított zöld hidrogénnek. A napenergiával ellentétben azonban, mely időjárásfüggő, az atomenergia igény szerinti energiaforrás, ami sokkal jobb kapacitási tényezőt biztosít. A kapacitástényező azt méri, hogy egy erőmű milyen gyakran működik maximális teljesítményen, így egy 100%-kos kapacitástényezővel rendelkező atomerőmű mindig csúcsteljesítményt termel. Ezért minél magasabb a szám, annál megbízhatóbb. A nap- és szélenergiából származó zöld hidrogén kapacitástényezője 20-40%, míg a rózsaszín hidrogéné 90%-kos! Ez nemcsak a rózsaszín hidrogén árát csökkenti, hanem sokkal megbízhatóbb energiaforrássá is teszi. A rózsaszín hidrogén sokkal hatékonyabb is lehet így, mint a zöld hidrogén. Az elektrolízis ugyanis nagyon pazarló folyamat. Az elektrolízisgépbe kerülő energiának csak körülbelül 75%-ka megy ténylegesen csupán a hidrogén előállítására. Ugyanez elmondható az atomenergiáról is, mivel a nukleáris üzemanyag által kibocsátott energiának csak 30-40%-ka alakul át villamos energiává, a többi hulladékhő. Az atomenergia és az elektrolízisgép kombinációja azonban figyelemre méltó eredményeket hozhat.
Új típusú moduláris reaktorok
A modern, magas hőmérsékletű gázhűtéses (HTGC – High-Temperature Gas Reactor) reaktorok olyan magas hőmérsékleten működnek, hogy a hulladékhőjüket hasznosítani tudják a hidrogénelektrolízis sokkal hatékonyabbá tételére is. Valójában, ha az elektrolízisgép belsejében a hőmérsékletet több mint 700 Celsius-fokra tudják emelni, akkor a hatékonysága jóval meghaladhatja a 90%-kot! Ez ugyanaz a hőmérséklet, mint egy HTGC-reaktor elszívó hűtőfolyadékának hőmérséklete. Tehát egyszerűen csatlakoztatni kell a HTGC reaktor elszívott hőjét és energiáját egy hidrogénelektrolízis üzemhez, és máris megkapják a végső hidrogéngyártó létesítményt. Ez a drámai hatékonyságnövekedés olcsóbbá teheti a rózsaszín hidrogént, mint a zöld hidrogént, még akkor is, ha az atomenergia sokkal drágább, mint a nap- vagy szélenergia még ma. Ez azt is jelenti, hogy a rózsaszín hidrogén karbonlábnyoma sokkal kisebb lehet, mint a zöld hidrogéné. Ráadásul a HTGC-reaktorok a jövőben sokkal elterjedtebbé és olcsóbbá is válhatnak így. A világ ugyanis a kis moduláris reaktorokra (SMR- Small Modular Reactor) akar áttérni, mivel ezek időbeli, rugalmassági és költségelőnyöket kínálnak. A HTGC-k általában sokkal könnyebbek, kompaktabbak és rugalmasabbak, mint elterjedtebb vízhűtéses rokonaik, így tökéletes reaktorkonstrukciót jelentenek az SMR-ek számára. Mindez még lejjebb nyomhatja a rózsaszín hidrogén árát majd a jövőben.
A fosszilis üzemanyagok helyettesítése
A hidrogén nagyjából minden fosszilis üzemanyagot fogyasztó eszközünket helyettesítheti. Az ok, amiért még nem váltotta ki? A költségek és az ellátás. A hidrogéntermelésnek mindössze 0,4%-ka számít zöldnek, 1%-ka kéknek, a többi szürke (rózsaszín hidrogén még nem áll kereskedelmi forgalomban). Tehát a rendelkezésre álló hidrogén több mint 98%-ához jelentős karbonlábnyom társul. A szürke hidrogén ára mindössze 2 dollár kilogrammonként, míg a zöld hidrogén ára akár már 15 dollár lehet. A Toyota Mirai egy hidrogén üzemanyagcellás autó, öt kilogrammos tankkal és 310 mérföldes becsült hatótávolsággal. A zöld hidrogén feltöltése 75 dollárba kerül, ami drágább, mint egy hasonló fosszilis üzemanyaggal működő autó tankolása ma. Alternatívaként a szürke hidrogénnel való feltöltés 10 dollárba kerülne, ami körülbelül ugyanannyiba kerül, mint egy hasonló EV (Electric Vehicle) teljes feltöltése, de ez is jelentős szén-dioxid-kibocsátással jár. A hidrogéntechnológiát ez a kis kínálat, valamint a ma még bénító költségek és a magas szén-dioxid-kibocsátása teszi ma még kevésbé „szalonképessé”.
A becslések szerint azonban a rózsaszín hidrogén ára 2,43 dollár lehetne akár hamarosan kilogrammonként, köszönhetően a megnövekedett hatékonyságának és a magas kapacitási tényezőnek. Ez a becslés egy hálózatra kapcsolt atomerőműből származik, mely csúcsteljesítményen üzemel, és a felesleges energiából hidrogént állít elő, ami hihetetlenül hatékony és olcsó módja a rózsaszín hidrogén előállításának. A gyakorlatilag kibocsátás mentes és megfizethető árú rózsaszín hidrogén valóban valóra válthatja majd a hidrogénhajtású álmainkat. Ki tudja, talán a közeljövőben már hidrogénrepülővel utazhatunk nyaralni, vagy egy olcsó, de nagy hatótávolságú hidrogénautót is vezethetünk Balatonalmádiba. Viszont nem szabad arról sem elfeledkezni, hogy időbe telik, míg kiépül az ilyen technológia széles körű elterjedéséhez szükséges infrastruktúra. De a nukleáris technológia jelenleg villámgyorsan fejlődik, így talán nincs is olyan messze, mint ahogy ma gondolnánk.
