Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata.
Jules Verne zseniálisan jövőbelátó, A rejtelmes sziget című, 1875-ben megjelent regényében Cyrus Smith mérnök egy beszélgetés során a következőket mondta:
szentül hiszem, hogy a vizet egy szép napon még tüzelőanyagként fogják fölhasználni, és alkotóelemei, a hidrogén és az oxigén, egymástól elkülönítve, de együttesen alkalmazva, kimeríthetetlen hő- és fényforrást jelentenek majd, hatásfokuk pedig akkora lesz, amekkora szénnel soha el nem érhető.
A hidrogén a legnagyobb mennyiségben előforduló elem a Naprendszerben, de a Földön csak összetett formájában található meg. Ezért olyan molekulákból kell előállítani, amelyek tartalmazzák, például vízből vagy szénhidrogénekből, speciális folyamatokkal beleértve a termokémiai átalakítást, a biokémiai átalakítást vagy a víz elektrolízisét.
Nem mindegy, milyen színű
A hidrogén-előállítást módozatai szerint és a klímasemlegesség mértékétől függően különböző színekkel (fehér, fekete, szürke, kék, türkiz, vörös, narancssárga, zöld) jelölik. A paletta egyre bővül, de minden szín ugyanazt a színtelen, szagtalan és erősen éghető molekulát, a hidrogént jelenti. Az egyetlen különbség az előállításához használt kémiai eljárás.
A hidrogén színei kulcsfontosságúak az energiaátmenet szempontjából, mivel minden egyes hidrogén-előállítás mód eltérő mennyiségű üvegházhatású gázt bocsát ki, és eltérő költségekkel jár.
Ma a megújuló (vagy zöld) hidrogén kétszer-háromszor drágább, mint a fosszilis tüzelőanyagokból előállított hidrogén.
- A fehér hidrogén a természetben igen ritkán fordul elő, kőzetrepesztéses (fracking) módszerekkel szabadítják fel, ami ritkán használt eljárás.
- A fekete vagy barna hidrogént a szén elgázosításával állítják elő. (Itt a fekete és barna szín néha a szén típusát jelzi.)
- A szürke hidrogént fosszilis energiahordozókból (leggyakrabban földgázból) nyerik ki gőzreformálással. A folyamat jelentős szén-dioxid-kibocsátással jár.
- A kék hidrogént fosszilis energiahordozók felhasználásával állítják elő szén-dioxid-leválasztási és -tárolási eljárással (CCS) párosulva.
- A türkiz hidrogént a metán termikus bontásával (metánpirolízis) állítják elő, amely folyamat során szén-dioxid helyett szilárd szén keletkezik.
- A vörös (rózsaszín, lila) hidrogént elektrolízissel állítják elő, amely során a felhasznált villamos energiát nukleáris energiából fedezik.
- A narancs hidrogén a bioenergiából előállított hidrogén. A szén-dioxid-semleges bioenergia különböző formái a biomassza, a bioüzemanyag, a biogáz és a biometán.
- A zöld hidrogént víz elektrolízisével állítják elő, az elektrolízishez kizárólag megújuló forrásokból származó – nap-, szél-, geotermikus-, víz-, illetve hullámenergia alapú – villamos energiát használnak fel. Több osztályozás megengedőbb, és a narancs hidrogént is zöldnek tekinti.
Geopolitikai tényezők
A nemzetközi szakirodalom elemzéseinek nagy része a szél- és napenergiára összpontosított, de egyre nagyobb az érdeklődés a zöld hidrogén nagyarányú elterjedésének geopolitikai hatásai iránt. Egyes kutatók azzal érvelnek, hogy a zöld hidrogén felhasználásának növekedése a globális gazdaságon belül olyan geogazdasági és geopolitikai változásokhoz vezethet, amelyek során új forgatókönyvek és új kölcsönös függőségek alakulhatnak ki.
Az energiakereskedelemnek más földrajza lehet új geopolitikai befolyási központok megjelenésével, amelyek a hidrogén előállításán és felhasználásán alapulnak. Ebben a forgatókönyvben a hagyományos olaj- és gázkereskedelem várhatóan visszaszorul. Bár az is igaz, hogy ez nem lesz egy gyors folyamat.
A Nemzetközi Megújulóenergia Ügynökség (IRENA) előrejelzése szerint 2050-re a zöld hidrogén a globális energiafelhasználás 12%-át fedezi majd.
Ez az ágazatba irányuló célzott beruházásoknak köszönhető, amelyek növelik a gazdasági versenyképességet, és megváltoztatják a jelenlegi szénhidrogén-alapú kapcsolatokat. A hidrogén határokon átnyúló kereskedelme – ahogy a zöld hidrogén termelési költségei csökkennek – a 2030-as években minden bizonnyal megélénkül.
Számos ország dekarbonizációs forgatókönyvében számolnak azzal, hogy a kereslet emelkedése 2035-től kezd beindulni. A már idézett IRENA előrejelzések szerint 2050-re a zöldhidrogén-termelés kétharmadát helyben, egyharmadát pedig határokon átnyúlóan fogják forgalmazni. A csővezetékeken – beleértve az átalakított földgázvezetékeket is – valószínűleg a kereskedelem fele bonyolódik majd. A másik felét hidrogénszármazékok, elsősorban ammónia formájában hajókon szállítanák. Rövid- és középtávon új országok és régiók érvényesíthetik technológiai vezető szerepüket, és alakíthatják az egyre bővülő piac szabályait. Hosszú távon a bőséges megújuló potenciállal rendelkező országok a zöld iparosítás helyszínévé válhatnak, kihasználva, hogy az energiaigényes iparágak szívesebben működnek ilyen országokban.
Miután a hidrogén nemcsak üzemanyagként használható, hanem többféle terméknek az alapanyagaként is, egyre hatékonyabb lesz a hidrogén-előállítás versenyképessége is. Az IRENA jelentése szerint a hidrogén bármilyen formája (szürke, kék, zöld) csökkentheti az energiafüggőséget, és javíthatja az alkalmazkodóképességet, de a legtöbb előny a zöld hidrogénből származik. Napjainkban három fő módja van annak, hogy a hidrogén által növekedjen az energiabiztonság:
- az importfüggőség csökkentése,
- az energiaárak ingadozásának csökkentése,
- az energiarendszerek rugalmasságának, valamint ellenállóképességének növelése a diverzifikáció révén.
Ezeknek az előnyöknek a többsége a zöld hidrogénhez kapcsolódik, amely sokféleképpen használható. Az SSAB AB svéd acélgyártó zöld hidrogén felhasználásával öt éven belül széndioxid-kibocsátás nélküli acélgyártást tervez megvalósítani. Megújuló energiaforrásokból táplált elektrolízissel állítanák elő a hidrogénatomokat vízből, nem pedig fosszilis tüzelőanyagokból, amikor jelentős széndioxid-kibocsátás történik.
Teherautóknál lehet nagyobb szerepe
Eldőlni látszik, hogy a személygépkocsik esetében az akkumulátorral hajtott elektromos járművek jelentik a dekarbonizáció alapját, ugyanakkor a tehergépjárművek esetén talán a hidrogén nagyobb szerephez juthat.
Hidrogénbuszokkal már hazánkban is, Debrecenben és Pakson is találkozhatunk. A vasúti közlekedés és a hajózás területén is folynak kísérletek a hidrogénhajtás alkalmazására.
Kína a hidrogén-üzemanyagcellás elektromos járművek (FCEV) globális piacának közel 39%-át birtokolta 2023-ban, összesen mintegy 5600 FCEV értékesítésével.
Arnold Schwarzenegger kormányzósága idején Kaliforniában a szmog elleni küzdelemben nagy szerepet szántak az üzemanyagcellás autók elterjedésének és az ún. Hydrogen Highway hálózatnak, de napjainkra az álom szertefoszlott a magas árak és a töltőállomás-hálózat gyér mivolta miatt. Egyelőre szinte KO-val győzött az elektromos autó, amelyből tavaly Kaliforniában 380 ezret, az üzemanyagcellás gépkocsikból mindössze 3100 darabot adtak el. (Kalifornia az egyetlen amerikai állam, ahol üzemanyagcellás gépkocsikat forgalmaznak.)
A 2017-ben nagyvállalatok által alapított nemzetközi Hidrogén Tanács szerint a hidrogén hosszabb távon döntő szerepet fog játszani a nehezen szén-dioxid-mentesíthető ágazatokban, lehetővé téve az energia nagyléptékű szállítását az erőforráshiányos régiókba, valamint a tiszta és rugalmas energiarendszer kialakítását. A hidrogén bevezetése és szélesebb körű elterjedése fordulóponthoz érkezett. Egyrészt kimutathatók pozitív irányú tényezők, mint például a növekvő és fokozatosan érettebbé váló projektek, valamint a szén-dioxid-mentesítést támogató szabályozás. Másrészt viszont tetten érhetők hátráltató problémák is: költségnövekedés, projektkésések, folyamatos szabályozási bizonytalanság és magasabb finanszírozási költségek.
Mi lesz a vízkészletekkel?
Felmerülhet a zöld hidrogéntermelés vízkészletekre gyakorolt hatásának kérdése, ugyanakkor e téren szinte konszenzus uralkodik, mivel az összes jövőbeni hidrogént olyan megújuló energiaforrások felhasználásával állítják elő, mint a szél- és a napenergia, amelyek vízfogyasztása csekély. Azonban még ha a hidrogén előállításához szükséges vízfogyasztás kevesebb is, mint amennyi a fosszilis tüzelőanyagokból történő energiatermeléshez szükséges, az édesvízkészletek szűkössége miatti aggodalmak a vízforrások felhasználásának csökkentését teszik szükségessé.
A szakértők megvalósítható és konkrét megoldást látnak a Föld hatalmas sósvízkészletének hasznosításában, ami tovább csökkentheti a hidrogén vízlábnyomát. Sok kutató úgy véli, hogy a hidrogén előállításhoz a sós víz optimális megoldás lehetne, mert megakadályozná, hogy a hidrogéntermelés hozzájáruljon az édesvíz iránti kereslet növekedéséhez, ami a források kimerüléséhez vezethetne.
Vártnál lassabb fejlődés
Ami a hidrogénprojektek számát illeti: minden régióban összesen több mint 1400 projektet jelentettek be, ami 570 milliárd dollárnyi beruházást jelent, és évi 45 millió tonna tiszta hidrogénellátást biztosít 2030-ig. A legtöbb projekt Európában (540), majd Észak-Amerikában (248) mutatható ki. Az ismert üzembe helyezési dátummal rendelkező projektek negyede már túljutott a végleges beruházási döntésen, ami az összes bejelentett beruházás 7%-át jelenti. A beruházások fokozatosan érlelődnek, 110 milliárd dollár értékű beruházás van folyamatban a mérnöki előkészítési és tervezési szakaszban és azon túl. A hidrogén-elektrolízis globális elterjedése hasonló növekedést mutat átlépve az 1 gigawattos határt, a végleges beruházási döntések pedig meghaladták a 12 GW kapacitást.
A szabályozási környezet összességében fejlődik. A támogatás például az USA-ban a termelési adójóváírások és a hidrogénközpontok pénzügyi támogatása, Európában a megújuló hidrogénre vonatkozó felhatalmazások a megújuló energiaforrásokról szóló irányelvben (RED III), Japánban pedig a különbözet alapú szerződések révén valósul meg. Továbbra is fennállnak azonban szabályozási bizonytalanságok, például az amerikai inflációcsökkentő törvényben (IRA) a termelési adójóváírásokhoz szükséges követelmények meghatározása és a RED III végrehajtása az EU tagállamaiban, amik azt jelentik, hogy ezek az intézkedések még nem hatottak teljes mértékben a piacra.
A Hidrogén Tanács szerint a tisztahidrogén-ipar komoly akadályokkal néz szembe. A költségek és a költségelvárások jelentősen emelkedtek, különösen a megújuló hidrogén esetében. A megújuló hidrogén előállításának becsült szintre igazított költsége ma körülbelül 4,5-6,5 USD/kg, ami 30-65%-kal magasabb a korábbi költségszámításokhoz képest. Ezt a növekedést több tényező (magasabb munka- és anyagköltségek, az elektrolízisüzemek építésének magasabb költségei, a 3-5 százalékponttal magasabb tőkeköltségek, valamint a megújuló energia több mint 30%-os költségnövekedése) okozta. A megújuló hidrogén előállításának költsége azonban 2030-ra várhatóan 2,5-4,0 USD/kg-ra csökkenhet, ami az elektrolízis-technológia fejlődésének, a gyártás méretgazdaságosságának, a tervezés javításának és a megújuló energia költségcsökkenésének köszönhető.
A fent leírt nehézségek miatt a globális hidrogénipar a korábban vártnál lassabban fejlődik.
Az ilyen akadályokat tükrözi például, hogy a 2025-ig bejelentett tisztahidrogén-kínálat 10%-kal csökken. Az iparágak és a kormányok összehangolt fellépésére valószínűleg szükség lesz a tiszta hidrogén globális növekedésének előmozdításához, ami elősegíti a további szén-dioxid- mentesítést.
A címlapkép illusztráció. Címlapkép forrása: Getty Images
