Miért zöld?
A hidrogén előállítása hagyományos, konvencionális módszerekkel rendkívül környezetszennyező. A ma elterjedt ún. SMR (Steam Methane Reforming – gőzreformálás) technológiával több probléma is adódhat. Egyrészt mivel a technológia alapvetően földgáz alapú, továbbra is fosszilis energiahordozót használnak. Másrészt a technológia jelentős károsanyag emisszióval is jár (így csak szürke hidrogén állítható elő). Egy egység tiszta hidrogén előállításakor akár 7-szer annyi üvegházhatású gáz is keletkezhet.
Az iskolából ismert elektrolízis, melynek során a vizet egyenáram segítségével hidrogénre és oxigénre bontjuk, ipari méretekben csak a közelmúltban vált biztonságosan kivitelezhetővé. Zöld hidrogénként hivatkozunk arra a hidrogénre, melynek előállításához megújuló forrásokból származó villamos energiát használunk fel víz elektrolíziséhez, vagyis környezetbarát, karbonsemleges eljárással történik. Magyarország első ipari méretű zöldhidrogén előállítója a Bükkábrányi Energiapark.
Miért most?
A 2010-es években lezajlott energetikai forradalom Magyarországon is bámulatos fejlődést hozott. Földrajzi adottságainknak köszönhetően hazánkban elsősorban a napelemek (foto-villamos elem, gyakran: fotovoltaikus vagy PV), elterjedése volt látványos. Eleinte néhány száz kilowattos, majd több tíz, vagy akár 100 megawattos termelési kapacitású napelemes erőművek látták meg – a szó szoros értelmében – a napvilágot. Ehhez adódik hozzá a lakossági vagy közületi telepítésű napelemek által termelt energia is, amit a szakmai gyakorlatban „háztartási méretű kiserőműveknek” hívunk. Az évtized végére az európai és azon belül a magyar áramtermelési és -átviteli, elosztói rendszerekben olyan mértékben jelentek meg az időjárásfüggő és nem szabályozható energiatermelők, hogy időszakosan kihívást jelentettek a rendszert üzemeltető mérnököknek, és beavatkozásukat igényelték. Míg a megoldandó feladatok kézben tarthatók műszaki problémaként jelentkeznek, addig a megoldásnak gazdasági aspektusai is vannak. Nemzetgazdasági és mérnöki szempontból elengedhetetlen olyan optimális energetikai megoldást találni, mely a fenti problémákra megfelelő megoldást biztosít. A Bükkábrányi Energiapark első zöldhidrogén üzeme egy olyan egyedülálló mintaprojekt, amely először tudja ipari környezetben tesztelni és működtetni a zöldhidrogén előállítását Magyarországon. A komplex energetikai projekt 2023-ban valósul meg.
Miért itt?
A Bükkábrányi Energiapark Magyarország első zöldhidrogén üzeme.
Az országos villamosenergia-fogyasztásának csúcsidőszaka továbbra is télen van, még ha egy-egy nyári napon alkalmilag rekord is születik a légkondicionálók miatt. A napi kilengések okozta ingadozás megközelítőleg
2000 MW, mely megegyezik Paks 1 négy darab névlegesen 440 MW-os atomreaktorblokkjának megnövelt elektromos teljesítményével. Ez egyébként egyenértékű az atomerőmű teljes elektromos teljesítményével. Azonban nem csak a villamosenergia-fogyasztás függvénye a napszakoknak és évszakoknak, hiszen a megújulók által termelt villamosenergia mennyiséget is épp úgy befolyásolják ezek a tényezők. Ennek az ingadozásnak, eltérésnek a kiegyenlítése műszaki, biztonsági, valamint gazdálkodási szempontból is kívánatos.
Elméletben számos különböző eljárás létezik a túltermelési időszakban keletkező áram tárolására és későbbi felhasználására. Ezek gyakorlati megvalósítása azonban több környezeti aggályt is felvet. Az akkumulátorokhoz szükséges komponensek ilyen mennyiségben nem elérhetők (és a néhány órán túl nyúló időtáv nem gazdaságos), a víztározós erőművek pedig a természetes környezet jelentős átalakítását igényelnék.
A zöld hidrogénen alapuló innovatív energiatárolási eljárások az elmúlt években a tervezőasztalról a megvalósítási fázisba kerültek, és reális alternatívát nyújtanak, nagyipari méretekben is. Az immár olcsón elérhető, megújulóalapon termelt villamos energiával vízből hidrogént állíthatunk elő – ezt nevezik power-to-gas, vagy röviden P2G technológiának. A hidrogént pedig az energetikában gyakorlatilag bármikor és bárhol felhasználhatjuk, például a közlekedésben (személy- és teherforgalom), vagy akár a nehézipar szén-dioxid-kibocsátásának csökkentésében.
A Bükkábrányi Energiapark a túltermelési időszakában jelentős költségelőny mellett tud energiát biztosítani elektrolízis céljára. Terveink szerint a területre tervezett komplex energetikai mintaprojekt 2023-ban valósulhat meg teljesen.
Miért előnyös?
A palackokba fejtett hidrogén könnyedén szállítható, környezetbarát üzemanyagcellás járművekbe tölthető, és azokban hosszú távon működtethető. (Egy feltöltéssel kb. 500-600 km.) A Bükkábrányi Energiaparkban előállított, nagy tisztaságú hidrogén szinte bármilyen területen felhasználható, többek között az élelmiszeriparban, az egészségügyben, az üveggyártásban, az analitikában, a hegesztésben vagy a chipgyártásban is. Ugyanakkor keverhető hálózatos földgázhoz is, ezzel csökkentve az égéstermék károsanyag-tartalmát, anélkül, hogy jelentősen megváltoznának a gáz égési paraméterei.
A megtermelt hidrogén helyben is felhasználható. Például amikor a napelemek nem az elvárt és tervezett menetrend szerint termelnek, a villamosenergia-rendszer stabilitási problémákkal küzd, vagy esetleg a fogyasztók igényelnek többlet villamos energiát. Ilyenkor tüzelőanyag-cellák segítségével a hidrogénben tárolt energia újra villamosenergiává alakítható. A tüzelőanyag-cellában – nevével ellentétben – nincs hagyományos tűzzel járó folyamat, hanem valamilyen tüzelőanyag (pl.: hidrogén) oxidációja zajlik le benne. Ezért ez egy speciális elektrokémiai áramforrás, melynek egyik legfőbb tulajdonsága, hogy nem tölthető fel és nem merül le, mint egy hagyományos galvánelem (pl.: akkumulátor), hanem mindaddig képes működni, amíg a tüzelőanyag-utánpótlás biztosított. A cellák csoportosítására a működési hőmérséklet és/vagy az elektrolit anyaga szolgál. Jelenleg az egyik legelterjedtebb tüzelőanyagcella a PEM (Proton-exchange membrane). Ez egy protoncseremembrán-technológián alapuló elektrokémiai áramforrás. A hidrogén tehát a mi esetünkben az a közeg (energiahordozó), ami a túlkínálat idejéről átviszi az energiát a keresleti időszakra.
Miért fontos?
A 2020-30-as évek energetikai forradalmát a hidrogén hozhatja el. Magyarország felkészült, a hidrogénstratégia 2021-es kihirdetése minden illetékes szereplőnek megfelelő iránymutatást és ösztönzést jelent.
Ezek a technológiák a hazai, karbonmentes forrásból termelt villamos energia átalakításának és tárolásának lehetővé tételével a földgáz importigényét is csökkenthetik, így ellátásbiztonságunk erősítéséhez is hozzájárulhatnak.
Miért működik?
A szabályozható PEM-elektrolizáló és a hozzá kapcsolódó infrastruktúra a víz elektrolízise során hidrogént és oxigént állít elő. A folyamathoz szükséges villamos energiát napelemek biztosítják, így az előállított „zöld hidrogén” egy valóban karbonsemleges és a technológiából adódóan nagy tisztaságú üzemanyag, mely palackozva is értékesíthető, vagy a körforgásos energiamodellben helyben felhasználható.
Miért különleges?
Magyarország első zöldhidrogén üzeme a Bükkábrányi Energiaparkban valósul meg. Itt tesztelik elsőként azt az innovatív vezérlési és rendszerszabályozási technológiát, mely folyamatosan, valós időben tudja szabályozni az elektrolizáló berendezés működését, attól függően, hogy éppen mennyi menetrenden felüli villamos energia érhető el a napelempark termeléséből.
A Bükkábrányi Energiapark a Szegedi Tudományegyetemmel közös konzorciumban nemcsak egy 1,0 MW-os elektrolizáló létrehozását vállalta, hanem további kutatások céljára a bükkábrányi telepítést szimuláló erőművi modellt (25 kW-os demonstrációs üzemet) is létrehoznak Szegeden. Így olyan kísérletekre és elemzésre nyílik mód, amelyek további energetikai innovációkat eredményezhetnek, és akár önálló szabadalmakban, piacképes találmányokban ölthetnek testet.
Tudományos-technológiai-innovációs kérdések:
– Optimális PV-elektrolizáló együttműködési módszer megtalálása.
– Irányítástechnikai rendszer fejlesztése.
– Különböző kapcsolási módok hatása az energiahatékonyságra, a gazdaságosságra, valamint az élettartamra.
– Szegeden demonstrációs üzem, Bükkábrányban pilot-üzem.
– Jogi és gazdasági háttér feltárása, elemzése, javaslatok megfogalmazása.