Zsákutcába tolná Európa nemzeteit Brüsszel? – utánajártunk az „ördögi” tervnek

Az EU évente 7 millió tonna hidrogént állít elő, de jelenleg ennek igen elenyésző része, mindössze 0,3 százaléka „zöld”. Ugyanakkor már öt éven belül, 2030-ra 10 millió tonnára növelnék az uniós termelést, eltárolva ilyen formában a feleslegesen keletkező nap- és szélenergia érdemi részét. (Az árammal történő vízbontás során hidrogén keletkezik, ami a megújulók „akkumulátorként” működik.)  

A SoutH2 Corridor a napos Észak-Afrikából évi 4 millió tonna zöldhidrogént szállítana, az European Hydrogen Backbone pedig 2040-re 40 ezer kilométeres vezetékhálózatot építene. Németország tavaly bemutatott hidrogénmeghajtású vonatai egy feltöltéssel 1000 kilométert futnak, de egyelőre fosszilis eredetű üzemanyagot használnak. Valójában az atomenergia költséghatékonyabb alternatíva lehetne, mint a zöldhidrogén, mert az utóbbi előállítása rendkívül energiaigényes, az ilyen módon történő szén-dioxid-kibocsátás-csökkentés költségei pedig igen magasak. Ezért kérdés, hogy az uniós politika által vezérelt zöldhidrogénálom hosszú távon fenntartható-e. De nézzük meg a témát közelebbről.  

A hidrogént az iparban főleg a műtrágya előállítására és a kőolaj finomítására már régóta használják. A mai szóhasználatban a hidrogéngazdaság, esetleg a hidrogénipar kifejezés az éghajlatváltozás elleni küzdelemben jelennek meg, és arra utalnak, hogy a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése érdekében a jelenlegi szén-, kőolaj- és földgázalapú energiatermelést megújuló energiaforrásokkal (főleg szél- és napenergiával) kell helyettesíteni, és ebben a hidrogén meghatározó szerepet kap. A hidrogéngazdaság körébe értjük a hidrogén előállítását, tárolását, szállítását, és a különböző területeken, például a közlekedésben, egyes ipari folyamatokban, a villamosenergia-termelésben, a háztartásokban történő felhasználását. 

A hidrogén termelése 

Ami a hidrogén előállítását illeti, arra többféle mód létezik. Jelenleg a világon 97 millió tonnát állítanak elő belőle, és ennek a 99 százaléka földgázból vagy a szén és a víz reakciójából származik, vagyis a hidrogén előállítása szén-dioxid-kibocsátása mellett történik. A hidrogéngazdaság célját, a CO2-emisszió csökkentését csak a hidrogéntermelés egy százaléka szolgálja, ami gyakorlatilag vízbontásból (elektrolízis) származik.  

A klímapolitika szakzsargonjában a hidrogénhez, attól függően, hogy hogyan készül, színeket társítanak. Így abban az esetben, amikor földgázból készül, szürke, ha víz és szén reakciójából, akkor barna, ha ilyenkor a keletkező szén-dioxidot nem engedik ki az atmoszférába, hanem valahogy (például a föld alatt korábbi bányákban) elraktározzák, akkor a hidrogén kék. Ha a szél- és naperőművek által termelt árammal, vízbontással (elektrolízissel) készítik, akkor zöld, végül ha az áramot atomerőmű állítja elő, akkor rózsaszín (de van még türkizkék is). Jelenleg az Európai Unió 7 millió tonna hidrogént termel, és ennek csak a 0,3 százaléka zöld, a többi szürke vagy barna. A 2030-ra kitűzött cél évi 10 millió tonna zöldhidrogén termelése. 

Tárolás, szállítás 

A megtermelt hidrogént valamilyen formában tárolni, illetve szállítani kell. E célból vagy mínusz 253 fokra lehűtve cseppfolyósítják, vagy nagy nyomáson az eredeti térfogat tört részére nyomják össze. Ez utóbbi esetben a használati céltól függően a nyomás 45–700 bar között változhat, a hidrogénautókra például az utóbbi a jellemző. Csővezetékes szállítás esetén is biztosítani kell az alacsony hőmérsékletet vagy a nagy nyomás elviselését, e célra különleges acélötvözeteket és hőszigetelést alkalmaznak. Jelenleg a világon néhány ezer kilométernyi hidrogénvezeték van, de széles körű tervek vannak e hálózatok bővítésére.  

Az Európai Unióban például folyik a SoutH2 Corridor nevű vezeték kiépítésének előkészítése. Ez egy 3300 km hosszú rendszer lesz, amely Észak-Afrikát, Olaszországot, Ausztriát és Németországot köti össze. A létesítmény évi 4 millió tonna zöldhidrogén Észak Afrikából történő importálását teszi lehetővé. Emellett tervben van egy európai hidrogén-gerincvezeték, a European Hydrogen Backbone kiépítése, e projektben tizenegy ország fogott össze annak érdekében, hogy 2040-re közel 40 ezer kilométer hidrogén-gerincvezetéket építsen ki. Ennek a költségét 43 és 81 milliárd euró közöttire becsülik, és e sáv azért ilyen széles, mert e tekintetben még nincsenek tényadataink.

A hidrogén felhasználása 

Jelenleg a világon évente előállított közel 100 millió tonna hidrogén 40-45 százalékát olajfinomításra használják, a többit az ipar dolgozza fel főleg a műtrágyákhoz szükséges ammónia és a metanol előállítására. 

A jövőben a hidrogént a már említett felhasználási célok mellett főleg a nehéziparban és a közlekedésben alkalmazzák. Az iparban a hidrogén-üzemanyag képes az acél, a cement, az üveg és a vegyi anyagok ipari létrehozásához szükséges intenzív hő előállítására. Például az acélgyártásban helyettesítheti a kokszot.  

Az említett nagyvonalú, de lényegében még az íróasztalfiókokban vagy kísérleti fázisban lévő terveknél többet mondanak azok a területek, ahol a hidrogén újfajta felhasználása már megvalósulófélben van, és ezek a közlekedés különböző ágai.  

Hidrogén felhasználása a közlekedésben 

A hidrogén a közlekedés összes ágában (közúti, tengeri, légi, vasúti) felhasználható, egyelőre a legtöbb tapasztalat a közúti közlekedés terén van, itt két márka, a japán Toyota Mirai és a dél-koreai Hyundai Nexo említhető meg. 

Toyota Mirai nevű gépkocsiját 5 kg-os hidrogéntartállyal szerelték fel, és egyetlen feltöltéssel 500 km-t képes megtenni; az ára jelenleg 52 ezer dollár Ebből a márkából 2022 novemberéig világszerte 21 475-öt adtak el, főleg az Egyesült Államokban és Japánban. 

A 2018-ban bemutatott Hyundai Nexo hatótávolsága 570–612 km, három üzemanyagtartálya van, amelyek összkapacitása 156 liter, a súlya 6,3 kg. A tüzelőanyag-cellás meghajtás teljesítménye 113–120 kW, az ára 63 ezer dollár. 

 Az elektromos járművek, valamint a hozzájuk kapcsolódó akkumulátoros technológia és infrastruktúra gyors terjedésével a hidrogénautók globális mozgástere a korábbi várakozásokhoz képest csökken. Ezt a Toyota Mirai és a Hyundai Nexo eladási statisztikája is jelzi (1. ábra). Az arányok érzékeltetésére: az Európai Unióban 2023 végén 256,5 millió gépkocsit tartottak nyilván, ebből elektromos meghajtású (BEV) 4,5 millió volt, hidrogénes (HFCV) pedig csupán 3973. 

A már közúti forgalomba került hidrogénautók (FCEV) mellett kísérletek folynak a hidrogén vasúti közlekedésben való felhasználására is. Például Németországban 2022-ben megkezdte működését az első hidrogén-üzemanyagcellás vonatflotta. A 14 hidrogénüzemű szerelvény Alsó-Szászországban Cuxhaven, Bremerhaven, Bremervörde és Buxtehude között közlekedik. A vonatok hatótávolsága egy feltöltéssel 1000 kilométer, ami lehetővé teszi, hogy a napi futásteljesítményüket tankolás nélkül meg tudják tenni. Problémát jelent azonban a hidrogénellátás, ami jelenleg egy közeli üzem melléktermékeként áll rendelkezésre, de szűkös mennyiségben, ezért a hidrogénvonatokat időnkét a korábbi dízelek váltják fel, ráadásul az üzemanyaguk nem zöldhidrogén. 

 Németország mellett Dél-Korea az az ország, ahol a hidrogénhajtású járműveket erőteljesen kívánják használni a tömegközlekedésben. A Hyundai 2023-ban mintegy 370 darabot adott el Elec City nevű üzemanyagcellás buszából. Ezek egyenként 500–580 ezer dollárba kerülnek, amihez a helyi önkormányzatok 210 ezer dolláros támogatást adnak. A cég a termelés erőteljes növelését tervezi, mert a dél-koreai kormány jelentősen támogatja a hidrogénhajtású járműpark kiépítését. A cél az, hogy 2030-ig a hidrogénhajtású személygépkocsik számát a jelenlegi 40 ezerről 300 ezerre, az autóbuszokét pedig a mostani 1000-ről 21 ezerre növeljék. Itt is problémát jelent azonban a zöldhidrogénnel való ellátás, amit importból kívánnak megoldani. 

A kitűzött célok realitása és gazdaságossági kérdések 

A hidrogéngazdaság kifejlesztésének célja a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése. E célkitűzések politikai mozgalmak, pártok követelései nyomán alakultak ki, de a kormányok, az Európai Bizottság vagy az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC) anyagaiban csak a tervek és a beígért támogatások találhatók. Azaz nincsenek bennük gazdaságossági számítások, sem annak mérlegelése, hogy a szén-dioxid-emisszió csökkentése milyen alternatív megoldásokkal lenne elérhető, például a vasút esetében a vonalak villamosításával. 

Részletes számításokat különböző kutatóintézeteknél találunk, így egy nagyon aprólékos elemzést készített a Manhattan Institute egyik kutatója, Jonathan Lesser, aki sorra véve a zöldhidrogén termelésének egyes munkafázisait, kimutatta, hogy annak az ára a legoptimistább feltételezések szerint is 4–9 dollár/kg lesz, szemben az amerikai kormány egydolláros tervével. A tanulmányának a végkövetkeztetése az, hogy a hidrogén előállításához több energiára van szükség, mint amennyit a hidrogén tartalmaz, következésképpen, a fosszilis tüzelőanyagokkal és az atomenergiával ellentétben a hidrogén energiamegtérülése (EROI), azaz a kibocsátott és a felhasznált energia aránya egynél kisebb.  

 A Foreign Policy kolumnistája, a European Institute at Columbia University igazgatója, Adam Tooze A hidrogén a jövő – vagy egy teljes délibáb című cikkében is megállapítja, hogy a hidrogén energiatárolóként való felhasználása rendkívül gazdaságtalan. Idézi Michael Liebreichet a BloombergNEF alapítóját, aki kidolgozta az úgynevezett hidrogénlétrát, amely gazdaságossági számítások alapján megmutatja, hogy a hidrogén mely felhasználási területen elkerülhetetlen, hol alkalmazható és hol egyértelműen gazdaságtalan. Számításai szerint a műtrágya- és az élelmiszeriparban, valamint az olajfinomításban a hidrogén elkerülhetetlen, a hosszú távú repülésben és az acéliparban esetleg használható, de a vasúti közlekedésben, az autóbuszokban, a személyautókban és az energiarendszerekben egyértelműen gazdaságtalan. 

Ezek után Adam Tooze felteszi a kérdést, hogy ha a helyzet ennyire egyértelmű, akkor miért van az, hogy az elmúlt években a hidrogénalapú gazdaság ígérete köré nemzeti kormányok és ipari érdekeltségek hatalmas tábora a gyűlt össze. A Hidrogén Tanács többek között olyan vállalati szponzorokkal büszkélkedhet, mint az Airbus, az Aramco, a BMW, a Honda. Az Európai Uniónak, az Egyesült Királyságnak, az Egyesült Államoknak és Kínának is van nemzeti hidrogénstratégiája. A válasz pedig az, hogy ha kormányszinten eldőlt ez a stratégia, és jelentős állami forrásokat rendelnek hozzá, akkor a vállalatok igyekeznek az így kialakult helyzethez alkalmazkodni. 

Ezek ugyanis nemcsak e stratégia kirívó gazdaságtalanságát bizonyítják, de még azt is, hogy az így esetleg megvalósuló szén-dioxid-kibocsátás csökkenésének nem lesz érdemi hatása a globális emisszióra, ugyanis azt a most felzárkózó országok növekvő kibocsátása határozza meg, amelyeknek sem pénzük, sem szándékuk nincs arra, hogy költséges és kilátástalan projekteket valósítsanak meg. A szén-dioxid-emisszió csökkentésének egyetlen, a gyakorlatban megvalósítható módja az atomenergia használatának széles körű elterjesztése. 

Kapcsolódó:

Címlapfotó: MTI/Rosta Tibor

További cikkeinket, elemzéseinket megtalálják a makronom.hu oldalon.