Nagyratörő célokhoz
Talán mára senkinek nem kérdéses, hogy az Európai Unió által kitűzött környezetvédelmi célok eléréséhez a közlekedés villamosítása szükséges. Nem kis feladat ez, ám ezen az úton nemcsak az akkumulátor visz majd előre minket. Egy aprócska segítőre is számíthatunk majd.
Kontinensünkön az újonnan forgalomba állított városi autóbuszok több mint negyven százaléka már ma is akkumulátoros. A csomagszállításban és az elosztófuvarozásban évekkel ezelőtt megjelentek az elektromos kishaszonjárművek és a villany-teherautók. Számtalan alkalmazásban már ma remekül megállják a helyüket, azonban az akkumulátorok tömege és energiasűrűsége még nem teszi lehetővé, hogy minden feladatot megoldjanak.
Közbenső töltés nélkül egy egész napot egyelőre nem dolgozhatunk végig velük a távolsági fuvarozásban. Márpedig megawattos töltő szükséges ahhoz, hogy a kötelező 45 perces szünetben egy 5-600 kilowattórás akkucsomagot időveszteség nélkül feltöltsünk. Emiatt egy, a teherautók gyors- és éjszakai töltésére is alkalmas, többállásos töltőállomás áramigénye egy kisebb városénak felel meg! Ilyenből Európa-szerte több ezerre lenne szükség a következő években a meghatározott zöld célok eléréséhez. Ehhez nemcsak a töltőállomásokat kell kiépíteni, az áramtermelés és az -elosztás is hatalmas kihívások előtt áll. Az ilyen mértékű kapacitásbővítés az elektromos hálózatok estében például évtizedes nagyságrendű beruházás.
Ezért fontos beszélnünk a helyileg kibocsátásmentes közlekedés másik nagy lehetőségéről, a hidrogénről. Belső égésű motorban elégetve vagy üzemanyagcellában oxigénnel egyesítve egyaránt vizet kapunk végeredményként, előbbinél közvetlenül mechanikus munkával együtt, utóbbinál pedig a villanymotor tápanyagával, elektromos árammal egyetemben.
Jelenlegi tudásunk szerint az ismert anyagok közül a hidrogén fordul elő a legnagyobb arányban az univerzumban, azonban legtöbbször nem elemi formájában találkozunk vele, hanem valamilyen vegyületből kell kinyerni. Nemcsak az előállítása, hanem a tárolása, a szállítása is mind energiát igényel – vagyis amikor a járműben felhasználjuk, addigra a szénlábnyomát már réges-régen belenyomta a puha tengerparti homokba. Emiatt alapvetően nem üzemanyag, hanem sokkal inkább energiahordozó, energiatároló.
Számtalan különböző „tisztaságú” gyártási eljárást alkalmazunk, eltérő arányban. Feketekőszénből és barnakőszénből lehet a legkoszosabb módon előállítani, és a földgáz a legelterjedtebb alapanyag. A világviszonylatban megtermelt hidrogén legalább felét így, gőzreformálással állítjuk elő. Sajnos csak kisebb részben kötik meg a folyamat során keletkező szén-dioxidot, így az eddigi alternatívák mindegyike igencsak káros az éghajlat szempontjából.
Zöld a megújuló energiával, jellemzően vízbontással – elektrolizálóban – előállított hidrogén. Ezt a módszert a megújuló energiaforrások termelési hullámzása nehezíti, valamint az, hogy egyelőre csak édesvízzel operáló megoldások léteznek. A víz pedig már most is egy olyan erőforrás, amiben a világ számos pontja rendkívül szűkölködik – ám a fosszilis energiahordozók feldolgozásához még ennél is több víz szükséges, így sajnos ez a probléma sem új.
Azonban a hidrogén egyik nagy előnye, hogy míg az áram tárolásához hatalmas, nehéz és drága akkumulátorok szükségesek, addig ez jóval olcsóbban és könnyebben tárolható. Ez a valóban elosztott és tényleg lokális termelés lehetőségét veti fel, hiszen az egyes hidrogénkutakhoz akár saját elektrolizálót is építhetnek.
Persze a hidrogén sem a bölcsek köve, az energiasűrűsége csak a tömegéhez viszonyítva remek, sajnos azonban mindehhez különösen rossz térfogati arány társul. Tehát nagy nyomáson gázként vagy rendkívül kis hőmérsékleten, kriogén tartályban cseppfolyós halmazállapotban kell tárolni. Első körben 350 bar nyomású gáztartályokat alkalmaztak a járművekben, ehhez képest az új 700 bar nyomásúak már nyolcvan százalékkal többet nyelnek el, a folyékony halmazállapot pedig azt még további 65 százalékkal fejeli meg.
Trükkös egy gáz a hidrogén, a többi, „normális” gázzal ellentétben nem csupán az összesűrítés során melegszik. Táguláskor is emelkedik a hőmérséklete, így fejlett és aktív szabályozórendszer szükséges az üzemanyagtöltő állomásokra. Ráadásul olyan picike, hogy a legkisebb tömítetlenségen is kiszivárog. Zárt térben az okozhat problémát, hogy az oxigén-hidrogén elegye viszonylag tág tartományban képes berobbanni. Azonban pánikra semmi ok, a biztonsági szabályok betartásával a benzinnél egyáltalán nem veszélyesebb anyag.
Nagyon jó példa erre, hogy a petrolkémia mellett az ipar számos másik területén használjuk mindennap gond nélkül. A modern élethez elengedhetetlen félvezető-öntödében az anyagok tulajdonságának stabilizálására vetjük be. Az ammóniagyártás egyik alapköve –az élelmiszernövények termesztését éltető műtrágya előállítása a globális energiafelhasználás egy-két százalékát adja! Sőt, akár még az acélgyártásban is kiválthatja a szenet, mint fűtőananyagot.
Éppen ezért mind a termelése, mind a tárolása, mind a felhasználása kapcsán szó szerint hetente találkozunk új és ígéretes találmányokkal, amelyekből a következő években kereskedelmi alkalmazásra megfelelő megoldások születhetnek. A közvetlenül sós vízből dolgozó elektrolizálótól a vas-oxidos tárolásig folyamatos az innováció. Nem véletlenül, hogy a járműgyártók is nagy fantáziát látnak a hidrogénben. Például a Citroën, a DAF, az Isuzu, az MAN, a Mercedes-Benz és a Volvo Trucks is már tesztel hidrogénes belső égésű vagy üzemanyagcellás tehergépkocsikat. De az akkumulátoros hajtásból az energiatárolók tömege miatt kimaradó hajók és repülők esetében is reális alternatíva lehet. Vagyis, valóban a csillagos ég a lehetőségek határa a hidrogén előtt!
