Szürke, kék, zöld, pink, arany – hidrogénszínek, és ami mögöttük van
A hidrogén, mint energiahordozó a szén-dioxid-mentessé tehető jövőnk záloga ugyan, de ehhez a tiszta, nem fosszilis alapú hidrogént kell preferálni, gyártani és felhasználni. A hidrogén nagy energiasűrűségű, jól és hosszú ideig, kis helyen is eltárolható anyag. Többféle alapanyagból és többféle módszerrel is előállítható. A fekete, a szürke, a barna, a kék, a zöld, a sárga, a rózsaszín, a fehér (vagy arany) hidrogén elnevezések mind az előállítás körülményeire utalva tesznek különbséget hidrogén és hidrogén közt. Nem mindegyik „színkód” tekinthető környezet-, és klímabarát megoldásnak. Jelenleg az EU energiaszükségletének alig két százalékát fedezi hidrogén, ám ennek mindössze öt százaléka olyan, amely nem fosszilis forrásból származik.
Forrás: Szén István – Óbudai Egyetem
Mennyiségét tekintve ma a legtöbb hidrogént földgázból állítják elő (gőzös gázreformálással). Ez a szürkehidrogén, melynek gyártása nagyon magas szén-dioxid-kibocsátással jár. Az, hogy egyetlen kilogramm szürkehidrogén előállításához három kilogramm földgázra van szükség, a világon jelenleg évente mintegy 830 millió tonna szén-dioxid légkörbe juttatását eredményezi[1]. Ha a szürkehidrogént úgy gyártják, hogy a metán vagy földgáz feldolgozása során keletkező szén-dioxidot CCS – Carbon Capture and Storage felfogják, tárolják vagy felhasználják, akkor már a terméket kékhidrogénnek nevezik. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) adatai szerint ez a globális hidrogéntermelésnek csupán 0,7 százalékáról mondható el. A szürkehidrogén tisztítására hivatkozva a kékhidrogént alacsony károsanyag-kibocsátású technológiaként is hirdetik, de ez csak részben igaz. A környezetet kevésbé szennyező gyártási technológiával a továbbra is nagy mennyiségben keletkező szén-dioxid biztonságos kezelését tudja csak ígérni. Németország Norvégiával ilyen hidrogén szállítás megkezdéséről kötött szerződést – évente 3 GW energiaértékű kékhidrogén érkezik majd a januárban kötött szerződés eredményeként épülő hidrogénvezetéken – de legfeljebb 2030-ig, amikor a kéket nekik is zöldre kell váltani.
A fosszilis alapú hidrogéntermeléstől eltérően a zöldhidrogén egy más technológiát használ.
A zöldhidrogén előállítás csak akkor használható, ha egyértelműen bizonyítható (pl.: PV-parkkal összekötött elektrolizáló), hogy a vízbontáshoz felhasznált energia megújuló energiaforrásból származik. A villamosenergia ebben az esetben NEM a hálózatból származik. A vízbontás során hidrogén és oxigén keletkezik, szén-dioxid, vagy más károsanyag viszont nem, így az elektrolízis valóban tiszta technológia… Ha a villamosenergia karbonsemleges. Mivel a vízbontáshoz jelentős mennyiségű villamos energiára van szükség, ez a módszer a klasszikus energiatermelési keretek között sokkal drágább. Vagyis csak volt – egészen addig, amíg a megújuló energiaforrásból áramot termelők át nem írták a szabályokat. A napelemes rendszerek és szélerőművek ugyanis lehetővé teszik az olcsó, bizonyos időszakokban szinte ingyenes áram igénybevételét, ami az elektrolízis költségszerkezetére kedvező hatást gyakorolt. A zöldhidrogén elnevezés azonban nem erre, hanem a hidrogéngyártás során felhasznált villamos energia forrására utal. Az IEA adatai szerint jelenleg ez a globális hidrogéntermelésben marginális tétel: 0,03 százalék. Ez azonban – legalábbis az Európai Unióban biztosan – drasztikusan megváltozik majd a következő években. A biztosítékot az jelenti, hogy az EU a 2030-ra 55 százalékkal csökkentendő szén-dioxid-kibocsátáshoz is és a 2050-es klímasemlegességi célokhoz is nagyban számít a zöldhidrogén gyártás és felhasználás általánossá válására.
A sárga hidrogén legfőbb jellemzője, hogy a vízbontással, közvetlen szén-dioxid-kibocsátás nélkül termelt hidrogént eredményez, de az ehhez szükséges villamos energiát a hálózatból vételezik, és ennek forrása nem ismert. Mivel a hidrogén térnyerésének a szén-dioxid-csökkentés és a szénhidrogénekről való leválás a fő hajtóereje, az ismeretlen eredetű és összetételű áram használatának, és így a sárga hidrogénnek a térnyerése sem tűnik valószínűnek.
A klímacélok eléréséhez elviekben a rózsaszín hidrogén is hozzásegíthet, hiszen a zöldenergia helyére ez esetben lépő atomerőművek áramtermelése sem jár közvetlenül szén-dioxid kibocsátással. A nukleáris ipar bevonásához azonban előbb az ezzel szemben meglévő politikai ellenállást kell felszámolni. Nehéz menetnek ígérkezik, mert az a francia kezdeményezés, hogy az építés előtt álló Barcelona-Marseilles zöldhidrogén vezetékbe a francia oldalon rózsaszín hidrogént is betöltenének, a német kormány kategorikus elutasítását váltotta ki. Szerintük a nukleáris technológia nem környezetkímélő, veszélyezteti az energiaszektor szükségszerű átalakítását és az uniós klímacélok teljesíthetőségét. Rózsaszín hidrogén így egyelőre nincs a piacon.
Az arany vagy fehér hidrogén csupán az utóbbi években keltette föl a tudományon túli érdeklődést. Az először Maliban (Bourakébougou) talált, természetes alapú, tiszta hidrogént az ipar és a tudomány csak most kezdte el komolyabban is keresni a világban. Nebraskában és Ausztráliában is indultak a közelmúltban ilyen projektek, Spanyolországban, a Pireneusokban 2024-ben tervezik az első ilyen kutatófúrást, mely ha sikerrel jár, Európa első természetes hidrogénkútja lehet.
A hidrogén különböző előállítási technológiái közül legígéretesebb, és a jelenlegi technológiai és gazdálkodási paraméterek mellett legésszerűbb a zöldhidrogén. A Bükkábrányi Energiaparkban is emellett tettük le a voksunkat!
[1] https://royalsociety.org/-/media/policy/projects/climate-change-science-solutions/climate-science-solutions-hydrogen-ammonia.pdf valamint: https://climate.mit.edu/explainers/hydrogen