Hírlevél feliratkozás
Torontáli Zoltán
2017. december 25. 07:30 Élet, Tech

Ráülnél egy 700 bar nyomású hidrogéntartályra?

A Toyota egy olyan erőművet épít Kaliforniában, amely naponta 2,35 megawatt elektromos áramot és 1,2 tonna hidrogént fog termelni. Az áramot kapásból értjük, de minek a hidrogén? A japánok továbbra is nagyon elszántnak látszanak a gáz energetikai jövőjével kapcsolatban, és a hidrogénnel nagyrészt a speciális nyerges vontatóikat akarják majd meghajtani.

Régóta tudjuk, hogy a hidrogénben elvileg óriási lehetőség rejlik, de eddig sehogy sem sikerült lendületet adni a kiaknázásának. Talán éppen az elektromos autók és teherautók terjedése hozza meg az áttörést, de az is lehet, hogy a hidrogén hívői egy technológiai zsákutcában robognak.

Amióta az elektromos autók terjednek, senkinek sem kell nagyon magyarázni, hogy a sikerhez három fő technológiai problémát kell leküzdeni: az áram környezetbarát előállítását, a tárolását és a töltőhálózat kialakítását. A hidrogénnel ugyanez a helyzet, csak egyelőre még ott sem tartanak vele, mint az elektromos mobilitással. A két technológia persze összeér, hiszen a hidrogénnel hajtott jármű valójában elektromos, azzal a különbséggel, hogy a fedélzetén vitt gázból helyben állítja elő az áramot magának, az úgynevezett üzemanyagcellában.

A technológia már nagyon régóta ismert, de mivel mégiscsak egy elektrokémiai reakcióról van szó, a mai napig sokan nehezen értik. Legegyszerűbben talán úgy képzelhető el, mintha fognánk egy nagy szűrőt, és a hidrogéngázt átszűrnénk vele. A hidrogénatom egyetlen protonból és egyetlen elektronból áll, és képzeljük el, hogy a szűrőn csak a protonok tudnak átmenni. Az elektronoknak muszáj egy vezetéken keresztül, kerülőúton átjutniuk a másik oldalra, ahol oxigén van, és ahol mindez (proton+elektron+oxigén) úgy egyesül, hogy H2O, azaz víz lesz belőle. Ez egy nagyon durva egyszerűsítés, de arra jó, hogy lássuk a lényeget: az elektronokat sikerült egy vezetéken keresztül elvezetni, vagyis hidrogén felhasználásával elektromos áramot nyertünk.

Az elektromos autókban használt akkumulátorokkal (és minden elemmel) szemben az üzemanyagcellában az a vonzó, hogy ha adagoljuk bele a hidrogént, akkor az áram folyamatosan keletkezik. Amikor egy akkumulátor lemerül, akkor az elektronokat vissza kell zavarni az eredeti helyükre, ez a töltés folyamata. Az üzemanyagcellában viszont nincs ilyen kényszer, csak a hidrogéntankot kell újratölteni, ha kifogyott belőle a gáz.

A Toyota üzemanyagcellás autójának motortere. Fotó: AFP/Europress

Mivel a végtermék víz és hő, a technológia teljes mértékben környezetbarát. Elvileg. Gyakorlatilag viszont csak akkor, ha a hidrogént is környezetbarát módon állítják elő. Az ipar régóta aktív használója a hidrogénnek, főleg ammóniát gyártanak belőle vagy növényi olajokat telítenek, utóbbiból lesz a margarin, amit a kenyérre kenünk. Csakhogy a hidrogént általában földgázból nyerik. Ez azért nem jó, mert egyrészt nem szabadulunk meg a fosszilis forrástól, másrészt a földgáz közvetlenül is lehet üzemanyag, vagy előállítható belőle közvetlenül áram, így elég feleslegesnek tűnik hidrogént gyártani belőle, hogy aztán majd abból legyen áram.

A Toyota üzeme biomasszából fogja előállítani a villamos energiát, és a hidrogén a gyár mellékterméke. Ez így már környezetbarát, de az erőmű csak 1500 személyautó napi átlagos üzemeltetéséhez elegendő hidrogént fog előállítani, ezért nagy kérdés, hogy hol van a Földön annyi biomassza, amely autók millióit el tudná látni hidrogénnel.

Természetesen az lenne a legjobb, ha a hidrogént vízből nyernénk ki, mert akkor zárt lenne a kör: az anyag visszaalakulna a kezdeti állapotába. Ezzel viszont az a bökkenő, hogy jóval nagyobb energiabefektetés kell hozzá, mint amennyit az üzemanyagcellában ki tudunk nyerni. Vagyis a zárt kör folyamán sok energia megy pocsékba. Könyvtárnyi tudományos irodalma van már a vízbontással kapcsolatos fejlesztéseknek, a nyerő technológiát azonban eddig nem sikerült megtalálni.

Ha napelemből származik az áram, amellyel vizet bontanak, az jó ötletnek tűnik, de egyrészt problémás, hogy a rengeteg napelem előállításához is rengeteg energia kell, másrészt megint ott vagyunk, ahol a földgáznál: minek iktassuk közbe a hidrogént, azaz miért ne használjuk inkább a napelem villamos energiáját közvetlenül, ha van akkumulátoros autónk és energetikai hálózatunk?

Jelenleg az úgynevezett fotolitikus fejlesztések tűnnek a legígéretesebbnek. Ez (megint csak durva egyszerűsítéssel) azt jelenti, hogy a vízhez olyan katalizátort kevernek, amely lehetővé teszi, hogy a napsütés hatására, annak energiáját felhasználva beinduljon az elektrolízis, és elkezdjen termelődni a hidrogén. Az igazán jó, és üzletileg is racionális katalizátorokat azonban még nem nagyon találták meg.

Ha meg is van a hidrogén, rögtön adódik a tárolás problémája. Ez a gáz ugyanis szobahőmérsékleten és normál nyomáson nagyon nagy helyet foglal. Túl nagyot ahhoz, hogy csak úgy magával tudja vinni egy autó: egyetlen kilogramm gázhoz 12 köbméteres tartályra lenne szükség. Ezért a hidrogént jól össze kell préselni, ami azzal jár, hogy a nyomása megemelkedik, a ma kapható hidrogénüzemű autók tankjaiban többnyire 700 bart alkalmaznak. Ami a normál légköri nyomás 700-szorosa. Ez egyrészt ijesztően sok, másrészt a fizika itt sem kegyelmez, az összenyomáshoz energiát kell befektetni a hidrogénüzemben.

Milyen érzés lehet egy 700 bar nyomású hidrogéntank felett ülni egy autóban? Ettől sokan félnek, de nagyrészt alaptalanul. Tart ott a technológia, hogy a tank nem ereszti a gázt, és az autókba úgy építik be, hogy ütközésnél se tudjon megsérülni. Egyébként a hidrogén csak akkor robban, ha alágyújtanak, de ez ugyanúgy igaz a benzintankra is. Ha elkezd szivárogni, akkor az irtózatos nyomás lehet ugyan veszélyes, de ha nincs semmi az útjában, akkor a hidrogén elszisszen a környezetbe, anélkül, hogy kárt okozna. Ha pedig csak szivárog, akkor még a nyomása is veszélytelen.

A rakétákat folyékony hidrogén és folyékony oxigén reakciója hajtja, ez egy nagy erejű robbanás, de az autókban nem ez a technológia van, másrészt látszik, hogy még ez a folyamat is kordában tartható.

Egy autó tankolásánál a töltőpisztoly ráhelyezésével olyan zárt rendszer jön létre, amely szintén nem engedi ki a gázt. Ennek még annál is kisebb az esélye, minthogy egy mai benzinkúton elfolyjon az üzemanyag.

Magyarországon még nincs hidrogéntöltő, és Nyugat-Európában is országonként elég változó a lefedettség, de amint például ezen a térképen is látható, a helyzet bizonyos részeken már nem is olyan rossz. Az elektromos töltőkhöz képest a hidrogén le van ugyan maradva, de egy hidrogénnel hajtott személyautó egy töltéssel elmegy 4-500 kilométert, vagyis nem kell neki olyan sűrű kúthálózat, mint az akkumulátoros társainak. Ráadásul a töltés nem vesz igénybe több időt, mint egy benzines/dízeles járműnél, így a hálózat logisztikailag sokkal jobban illeszthető a mai benzinkúthálózathoz. Nem kell feltétlenül a munkahelyeknél vagy a lakóövezetekben sok egyedi töltőt felállítani.

A Bloomberg elemzése arra hívja fel a figyelmet, hogy a hidrogénes technológiát a japánok, élükön a Toyotával pusztán azért nyomják, mert lojálisak a hazai ipari stratégiához, amelynek régóta része a hidorgénalapú gazdaság megteremtése. Ezzel azonban lehet, hogy megint bakot lőnek, mint annak idején a Betamax nevű videórögzítési szabvánnyal, amely végül minden kapálózásuk ellenére is elbukott a VHS-sel szemben. A Toyota és a Honda mellett a nagyobb gyártók közül jelenleg a Hyundainak és a Mercedes-Benznek van kereskedelmi forgalomban kapható hidrogénes autója, de a koncepcióval szinte minden cég kísérletezik.

Azért is teszik ezt, mert a hidrogént nagyon régóta sok helyen használják már a városi buszos közlekedésben. Igaz, legtöbbször csak kísérleti jelleggel, de elég jó eredményekkel. Ebből a szempontból is érdekes, hogy a Tesla, amely nem híve a hidrogénes jövőnek, nemrég mutatta be a tisztán elektromos hajtású kamionját, és ennek kapcsán előjött az a korlát, hogy egy ilyen teherjárműnek magával kell cipelnie az akkumulátorát. Igaz, a lítium-ionos technológiák fejlesztésén is gőzerővel dolgozik az ipar, de jelenleg még problémás, hogy egy elektromos kamionnak az egyik legnagyobb terhe maga az akkumulátor.

A hidrogén ezzel szemben könnyű, a buszokon például a tartályok gyakran a tetőn vannak, ami nem csak kényelmes elhelyezés, de arra is jó, hogy az utasok ne féljenek a lábuk alatt elhelyezett 700 bar nyomástól.

Hidrogénnel üzemeltetett busz Londonban. Fotó: Wikimedia

Amerikában a Nikola nevű nemrég indult vállalkozás óriási felhajtással mutatta be a hidrogénes vontatóját, tulajdonképpen megpróbál a kamionpiac Teslája lenni. Ami egyébként azért nem rossz ötlet, mert a hidrogén használata a teherautóknál és a buszoknál tényleg racionálisabb lehet. Ha az említett rengeteg akadály ellenére sem bukik el a hidrogénes fejlesztés, akkor előfordulhat, hogy a hidrogén úgy váltja majd a teherautókban a gázolajat, mint az személyautókban az akkumulátor a benzint.

A Nikola legalább olyan nagyokat ígér, mint a maga piacán a Tesla, tíz év alatt 700 saját töltőállomással szórnák meg az Egyesült Államokat, mert tudják, hogy ez lehet a terjedés legnagyobb gátja (a Tesla sem a meglévő töltőkre engedné rá az elektromos kamionjait, hanem új hálózatot tervez építeni). A szeptemberben bemutatott Nikola kamion a fuvarozók számára talán jobb paramétereket ígér, mint a Tesla, de egyelőre mindkét vállalkozás csak az ígéretek földjén teljesít.

Élet Tech autó elektromos autó hidrogén kamion Nikola tesla üzemanyagcella víz vízbontás Olvasson tovább a kategóriában

Élet

Váczi István
2019. június 16. 12:18 Élet

Agyba ültetett csipekkel turbózzák fel a memóriát

Az Egyesült Államokban olyan eszközöket fejlesztettek ki, amelyek többé-kevésbé képesek az emlékezőtehetséget helyreállítani súlyos agysérülés után.

Torontáli Zoltán
2019. június 15. 07:32 Élet, Vállalat

Elmentünk az üzembe, ahol már a robotokat is robotok gyártják

A monoton, unalmas, agyzsibbasztó feladatokat adják át a robotoknak, hogy az emberek az értelmesebb munkákat végezzék.

Jandó Zoltán
2019. június 14. 16:47 Adat, Élet

Minden idők legmelegebb magyar júniusa felé haladunk

Nem véletlenül érzed úgy, hogy megfő az agyad. Az idei március még csak egy történelmi ötödik helyet hozott össze, de június az élre tör.

Fontos

Jandó Zoltán
2019. június 17. 06:50 Vállalat

Szinte munkások nélkül kaszálnak tízmilliárdokat a kormány kedvenc építői

Összeszedtünk néhány adatot, amelyek elég jól megmutatják, hogy lényegében „üzletszerzési jutalékot” szednek az állami tendereken rendszeresen arató cégek.

Hajdu Miklós
2019. június 16. 16:57 Adat

Most jön a neheze, ha Magyarország is tenni akar a klímakatasztrófa ellen

Bár az üvegházhatású gázok kibocsátását összességében sikerült visszafogni hazánkban és az EU-ban is, vannak olyan ágazatok, amelyek egyre jobban szennyezik a levegőt.

Fabók Bálint
2019. június 14. 06:41 Élet, Közélet

Visszaélések ellen hirdetett harcot a kormány, leszámolás lett belőle

Hiába ígérte a kormány, hogy a nem csaló színházak nem járnak rosszul a tao-rendszer megszüntetésével, durván bezuhant a legtöbb független színház állami támogatása.