Idén az olimpiák történetében elsőként van hivatalos hidrogénszolgáltatója a játékoknak. Ez annak fényében meglepő lehet, hogy a hidrogén lakossági piaca nem különösebben jelentős, a nagybani vásárlók döntéseit pedig vélhetően kevéssé befolyásolják az olimpiai reklámok. 

A jelenség mögött azonban – az olimpia radikális kommercializálásán túl – valós üzleti okok állnak. Miután a megújuló energiaforrások lehetőségei korlátosak a szigetországban, a japán kormány a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésének fontos eszközeként tekint a hidrogénre. A zöldszempontok mellett pedig az is hangsúlyos eleme lett a kormányzati kommunikációnak, hogy a más technológiai területeken lemaradozó Japán ebben a szektorban megfelelő befektetésekkel vezető szereplővé válhat, és nemzetközi versenyképességét is javíthatja. 

Erre hivatkozva az állam és a vállalati szektor is jelentős összegeket fektet a hidrogénalapú energiarendszerek kifejlesztésébe. Egy tavaly decemberi kormányzati tervezet szerint 2050-ig a japán áramigény tíz százalékát hidrogénből kell kielégíteni, de ennél is nagyobb szerepet szánnak a hidrogénenergiának egyes magas kibocsátású ipari tevékenységek, különösen a hajózás és az acéltermelés terén. 

Bár ez a tengerentúlon nem zavart nagy vizet, az olimpián is nagy feneket kerítenek a hidrogénenergiának. 

• A játékok résztvevőit a Toyota 100 hidrogén-üzemanyagcellás busza és 500 személyautója szállítja Tokióban és környékén;
• az építkezéseken hidrogéncellás munkagépeket is használtak;
• az olimpiai faluban részben hidrogén szolgáltatja az áramot és a melegvizet, és a tervek szerint a játékok után az olimpiai falut egy hidrogénalapú városrésszé alakítják majd;
• egy, a játékokra átalakított kavaszaki hotel műanyaghulladékból kinyert hidrogénen fut;
• de még az olimpiai lángot is hidrogén táplálta. 

Jóicsi Maszuzoe akkori tokiói kormányzó 2016-ban egyenesen arról beszélt, hogy reményei szerint a 2020-as olimpia “hagyatéka a hidrogén(alapú) társadalom” lesz.

Hogy ez mennyire reális, arról megoszlanak a vélemények. A kevésbé optimisták szerint a jelenlegi technológiai színvonalon messzi álmoknak tűnnek a japán célkitűzések, és néhány kirakatprojekten kívül a kormányzat korábbi tervei is dugába dőltek. 

Forradalmi lehet, egyszer majd

Ahogy korábban részletesen is írt róla a G7, a hidrogén mint energiaforrás használata nem új ötlet. A hidrogén számos potenciális előnnyel jár: rengeteg van belőle a világon, használata teljesen kibocsátásmentes (pusztán vízgőz és némi hő keletkezik), és az akkumulátorokkal szemben az üzemanyagcellák hosszú távon képesek veszteségmentesen jelentős mennyiségű energiát előállítani. 

Ugyanakkor a technológiának számos hátulütője is van, amelyekről szintén volt már szó a G7-en. A hidrogén létrehozása is energiát igényel, azaz a hidrogénnel hajtott járművek és gépek tulajdonképpen elektromos árammal mennek, csak nem lítiumionos akkumulátorokat, hanem hidrogént visznek magukkal, és abból egy üzemanyagcellában, helyben nyernek áramot. A probléma, hogy egy hidrogéncella ma jóval kevesebb energiát tud termelni, mint amennyi a hidrogén, mint üzemanyag létrehozásához kell (máskülönben örökmozgó lenne, ami fizikai képtelenség, de a lényeg, hogy a befektetett energiához képest a kinyert energia jóval kisebb). A Nemzetközi Energiaügynökség szerint a technológia hatékonysága 30 százalék alatt van, míg más források inkább 15-20 százalékot becsülnek.

További gond, hogy a tárolás és szállítás sem egyszerű. Gázként a hidrogén energiasűrűsége rendkívül alacsony, ezért vagy rendkívül magas – jellemzően 700 bar körüli – nyomásra szokták összepréselni, vagy cseppfolyós állapotban kezelik, ám ehhez mínusz 235 fokra kell hűteni. A hidrogén robbanékonysága miatt pedig felhasználása különösen súlyos minőségi és biztonsági követelményeket kíván meg.

A problémák ellenére a hidrogénenergia iránti japán kormányzati érdeklődés az 1970-es évek olajválságainak időszakára nyúlik vissza, amikor elsősorban a nagy energiaigényű, cserébe belföldi forrásokkal alig rendelkező szigetország energiafüggetlenségének növelése volt a fő szempont. Ezt a szerepet akkor végül az atomenergia töltötte be, ám a 2011-es fukusimai atomerőműbaleset utáni energiaválság után a hidrogén ismét előtérbe került mint potenciális széles körben alkalmazható technológia.

Az érdeklődést az üvegházhatású gáz-kibocsátás csökkentésének igénye is növelte, miután Japán számára a megújuló források nem elegendőek a karbonsemlegességhez. Az ország nagy részét erdős hegyvidék borítja, a maradék pedig döntően lakott terület, a szélkerekek és a naperőművek telepítésére rendelkezésre álló terület erősen korlátozott, és különösen a napenergia hatékonysága változó. 

Bár az áttörés várat magára, a japán kormány szorgosan invesztálja a pénzt a hidrogénenergiába, a 2020-as költségvetésben 70, a 2021-esben 85 milliárd jent különítettek el a hidrogénenergiára, egyebek mellett technológiai fejlesztésekre, hidrogéngyártásra, valamint hidrogéncellás járművek vásárlásának támogatására, illetve hidrogénkút-hálózat fenntartására és bővítésére.

Gyermekbetegségek

A japán hidrogénambícióknak és azok korlátjainak egyaránt jó példája az autózás terepe. A Toyota 2014-ben a világon elsőként mutatott be hidrogén-üzemanyagcellás autót Mirai (jövő) néven, 2016-ban a Honda is piacra dobott egy modellt, és tavaly bemutatták a Mirai második generációját is. A japán kormány a hidrogénes autók vásárlását egymillió jennel támogatja, és jelentős összegeket ad a 135 hidrogén-töltőállomás üzemeltetésére is. 

Ehhez képest a Toyota Miraiból ma világszerte 11 ezer van forgalomban, belföldön csupán 3700, és a többségük a kormányzati flottához tartozik, magánvevők alig vannak – dacára annak, hogy a japán kormány korábbi terveiben az állt, 2020-ig legalább 40 ezer üzemanyagcellás autónak kell futnia az ország útjain. A Nikkei japán üzleti lap tavalyi riportja szerint

Japán egyik legforgalmasabb, Tokió központjában lévő hidrogénkútján naponta 30 autó fordul meg. Máshol a napi vevőkör három autó körül jár.

Ez annak fényében nem meglepő, hogy a Mirai alapmodellje állami támogatással is 6 millió jen (16,5 millió forint), ezzel szemben a Toyota Prius hibrid 2,6 millióról indul, az elektromos Nissan Leaf 3,3 millióról.  Másrészt az aktuális belföldi árakon a Toyota Mirai tankolása kilométerenként közel háromszor annyiba kerül, mint egy elektromos autó feltöltése, a 850 kilométeres hatótáv 6700 jen körül jön ki (egy jen kb. 2,75 forint). 

A Toyota Mirai első generációjának bontott modellje, 2015-ben. (TORU YAMANAKA / AFP)

Ez ugyanakkor inkább a helyi energiaárak lenyomata, Franciaországban például 10 eurós költségszinten sikerült kihozni 100 kilométert, és egyes becslések szerint ezt 6 euróra is le lehetne vinni. Ahogy az is tény, hogy a Leaf feltöltése egy órába telik, a Mirai tankolása három percbe, és míg előbbi maximum 360 kilométeres hatótávolsággal rendelkezik, utóbbi 750-850 kilométert tud menni egy tankkal. 

A problémák és a korábbi tervek alulteljesítése ellenére a kormány továbbra is mer nagyot álmodni: az aktuális cél 2025-ig 200 ezer hidrogéncellás autó. Ez meghaladja a jelenlegi japán elektromosautó-flotta méretét is, amely 2020 végén 123 ezer volt (hibridekből jóval több, 11 millió fut Japán útjain). Ezzel párhuzamosan 2030-ig ezer töltőállomást akarnak átadni, és jövőre az olimpia hivatalos hidrogénpartnere, az Eneos elkezdi majd benzinkútjait is felszerelni hidrogéntöltőkkel – egyelőre két helyen.

Az iparban működhet

A Toyota nem az egyetlen próbálkozó, bár nagy tülekedés azért nincs. A Honda után nemrég a Hyundai is megjelent egy hidrogéncellás autóval, a Tatának is van hidrogéncellás busza, és a tervek szerint 2022-től a BMW üzemanyagcellás X5-öst is piacra dob majd. Korábban a Mercedes-Benz is piacra dobott hidrogéncellás autót, ám a program magas költségei miatt a további fejlesztéseket lelőtték, inkább a kamionok piacára összpontosítanak.

Ez a Nikkei által megszólaltatott szakértők szerint bölcsebb stratégia lehet: szerintük az üzemanyagcella jövője nem elsősorban a személyautózás; a technológiának több értelme van olyan nagyobb energiaigényű szektorokban, ahol az elektromos akkumulátorok jelenleg nem képesek elegendő energiát tárolni, vagy a nagy és konstans energiaigény miatt a megújulók alkalmazása nem jelent megnyugtató megoldást.

Ilyenek például a nagy távolságot futó teherautók és buszok, munkagépek vagy vonatok. A Toshiba, amely az 1960-as évek óta foglalkozik üzemanyagcellák kutatásával, például elsősorban vasúti és hajózási felhasználásra szánja fejlesztés alatt álló üzemanyagcelláit, ahol az akkumulátoros megoldás nem jön szóba a nagyon alacsony energiasűrűsége miatt. (Vasúti projektekre máshol is van példa, az Alstom  hidrogéncellás vonatja Ausztriában már üzembe is állt, Zillertalban pedig egy rövidebb turisztikai vasútvonalat alakítottak hidrogénmeghajtásúra.)

A Komatsu hidrogéncellás bányászati munkagépeket fejleszt, hogy kiváltsa a nagyrészt dízelüzemű dömpereket, a tervek szerint ezek 2030-ra kerülhetnek piacra. A Toyota pedig az olimpián is reklámozta Sora nevű, hidrogéncellás buszait, amelyeket 2018 óta sorozatgyártanak. Kínai koprodukcióban bevetik majd a buszt a 2022-es pekingi téli olimpián is, ott a tokiói száz helyett már ezer darab fogja szállítani a résztvevőket – ami azt is jelzi, hogy a japán gyártók számára a külpiaci lehetőségek legalább olyan fontosak lesznek a hidrogénes fejlesztésekben, mint a hazai politikai támogatás.

Szintén nagy eredményeket várnak a hidrogéntől az acélgyártás területén. A japán gazdasági minisztérium például jelentős összegekkel támogatja, hogy a helyi acélipar 2030-tól hidrogénenergiával fűtse a kohókat, valamint átálljon a vasércből közvetlen fémkiválasztást lehetővé tevő technológiákra, amelyek energiatakarékosabbak, és csökkentik a folyamat károsanyag-kibocsátását. A technológiákat nem csak belföldön tervezik alkalmazni, a Mitsubishi éppen Ausztriában épít szén-dioxid-kibocsátás-mentes acélművet. 

De felmerült a hidrogén használata erőművekben is, nemrég a Fudzsi lábánál hozták létre Japán első, hidrogénnel működő erőművét. Nagy előnye a technológiának, hogy a teljes termelési rendszer átalakítása nélkül képes kiváltani az eredetileg földgáz, olaj vagy széntüzelésűre tervezett infrastruktúrát. Ugyanakkor a dolog léptékét jelzi, hogy a japán erőmű egyelőre 360 kilowattos kapacitással fut majd, ez a becslések szerint 110 helyi háztartásnak elegendő. 

Ez is import

A technológiai korlátok mellett sokan azt is megkérdőjelezik, hogy rövid távon a hidrogén megoldást jelent-e a japán energiarendszer két fő problémájára, a külső függőségre és a magas üvegházhatású gáz-kibocsátásra.

A jelenlegi állás szerint a hidrogént importálni tervezik, azaz az energiafüggetlenséghez nem járul hozzá a módszer. Bár a hidrogént akár vízből is elő lehet állítani, a vízbontás jóval nagyobb energiabefektetést igényel, mint amennyit az üzemanyagcellából ki lehet utána nyerni. A vízbontás hatékonyságát ugyan számos módszerrel próbálják javítani, azonban ma egyedül a más ipari folyamatok melléktermékeként létrejött hidrogén ára versenyképes. Azaz jó áron jellemzően a műtrágyagyártás, a finomítás és a metanolgyártáshoz köthető hidrogént lehet beszerezni, ilyen források pedig elsősorban a tengerentúlon vannak.

Az importot a szállítás körülményessége is nehezíti, bár itt is halad az innováció. A Kawasaki nemrég vízre bocsátotta a világ első hidrogén-tankerét, amely mínusz 253 fokon képes szállítani a cseppfolyós hidrogént. A tervek szerint 2030-ra évi 225 ezer tonnányi hidrogént fognak importálni vízi úton Ausztráliából, amely mennyiségből hárommillió hidrogéncellás autó tud elfutni, már ha az erősen konzervatív évi tízezer kilométeres távval számolunk. 

A Chiyoda nevű mérnöki cég és a Mitsubishi-csoporthoz tartozó Nippon Yusen hajózási cég egy projektje a toluol nevű anyaggal akarja stabilizálni a hidrogént, hogy az könnyebben szállítható legyen. Állításuk szerint ez a módszer jóval kevésbé technológiaigényesebb, mint a cseppfolyós hidrogén előállítása, és a toluollal stabilizált hidrogén importja a jelenleg rendelkezésre álló vegyipari szállítóhajókkal is megoldható. Cserébe a dolog nem valami méretgazdaságos: a Chiyoda Bruneiből három oda-vissza úttal 110 tonna hidrogént importált. Bár ebből egy Toyota Mirait húszezerszer lehet megtankolni, egy olajtanker ennél nagyságrendekkel nagyobb energiaforrást képes mozgatni. 

A másik probléma, hogy a két kiszemelt importforrás, Brunei és Ausztrália fosszilis energiahordozókból termeli a hidrogént, előbbi földgázból, utóbbi barnakőszénből (lignitből). Az ausztrál projektnek helyet adó Victoria állam azt ígéri, hogy idővel a lignitalapú hidrogéngyártás a kibocsátott szén-dioxid leválasztását és a Föld felszíne alatti tárolását lehetővé tevő technológiával párosul majd, ami csökkenti a környezetterhelését. Ez utóbbit a zsargon kék hidrogénnek nevezi, a tisztán fosszilis hordozókból előállított verziót pedig szürke hidrogénnek. 

Zöldülnek

Japán a megújuló energiával létrehozott zöld hidrogénnel is próbálkozik. Fukusimában tavaly átadtak egy 20 milliárd jenes projektben létrehozott, napenergiával működő “hidrogéngyárat”, amely napi 560 üzemanyagcellás autó megtankolására elegendő hidrogént bont le vízből. 

Ez jelenleg a világ egyik legnagyobb hasonló létesítménye, bár egyelőre inkább kutatási szerepet tölt be. A projektben résztvevő egyik cég vezetője a Nikkeinek maga is arról beszélt, ha sikerül továbbfejleszteni a technológiát, akkor azt a Japánnál jobb napenergiatermelési adottságokkal rendelkező országokba exportálhatják, és onnan hozhatják be Japánba a megújuló energiával előállított hidrogént. 

A Sumitomo nevű japán konglomerátum Ausztráliában tervez napelemes hidrogéngyárat telepíteni, miután az országban jóval olcsóbb a napenergia, mint Japánban vagy akár Európában. Szintén részben az ausztrál napenergiától, részben a vízbontás hatékonyságának javításától remél áttörést az Eneos és a Chiyoda, a terveik szerint 2030-ra a jelenlegi költségszint harmadáért tudnak majd zöld hidrogént előállítani és importálni. Júliusban pedig egy további japán cég, a Marubeni jelentette be, hogy 30 ausztrál napenergia-erőművet épít vízbontás céljából. (Hollandiában ezzel szemben szélenergiával működő hidrogéngyárat terveznek, amelynek további előnye, hogy ott a jelenleg földgázt szállító vezetékrendszeren lehetne eljuttatni a hidrogént az ipari felhasználókhoz.) 

Egy másik irány az egy nitrogénből és három hidrogénatomból álló ammónia felhasználása, amely technológiát korábbi cikkünk mutatta be. A TEPCO és a Csúbú áramszolgáltatók közös cége, a Jera Malajziában, a Petronas állami olajcéggel együttműködésben akar ammóniából hidrogént kinyerni, a folyamatot a megállapodás szerint vízenergiával működtetnék. A távlati terv, hogy a Jera jelenlegi szén- és földgázalapú hőerőműveit a jövőben vízbontásból és ammóniából származó hidrogénnel hajtsák. Ezek a tervek azért is jelentősek, mert a cég a teljes Japán szén-dioxid-kibocsátás tizedéért felel. Az egyetlen bökkenő, hogy jelenleg az ammónia fajlagos költsége 50 százalékkal magasabb a szénnél, dacára annak, hogy utóbbi ára is jelentősen megugrott.  

Egy harmadik módszerrel próbálkozik a Modec nevű, alapból oljafúró-platformok gyártásával foglalkozó vállalat, amely szerint a hidrogénhez részben természetes úton is hozzá lehet jutni. A vállalat a tengerek mélyén nagy mennyiségben jelenlévő metán-hidrátból akar hidrogént és ammóniát kinyerni: a terv szerint a fúrásokkal megbontott, felszínre törő metán-hidrátot egy úszó üzemben helyben metángázzá alakítanák, és egy víz alatti vezetéken keresztül küldenék a szárazföldi finomítókba, ahol hidrogén készülne belőle. A prototípus már elkészült, a tesztek idén indulnak Hokkaidó partjainál.

Árcsökkenésre van szükség

Hogy a nirvána még messze van, azt jelzi, hogy a japán gazdasági minisztérium szerint ahhoz, hogy az üzemanyagcellás megoldások ára versenyképes legyen, a hidrogén köbméterenkénti árának 20 jen körülre kell csökkennie – most az ár ennek ötszöröse. A rövid távú cél, hogy 2030-ra lehozzák az árat a köbméterenkénti 30 jenes szintre, amihez a belföldi piacot évi 5-10 millió tonnára kellene növelni. 

Az ambíciók mértékét jelzi, hogy jelenleg a teljes globális hidrogéntermelés évi 120 millió tonna, ezt szinte teljes egészében a fent említett ipari felhasználások teszik ki. 

A japán tervek megbízhatósága egyéb okokból is megkérdőjelezhető. A  kormány például nemrég bejelentette, hogy 2030-ig a 2013-as szinthez képest 46 százalékkal tervezi csökkenteni az ország szén-dioxid-kibocsátását. A bejelentést megelőzően a japán sajtó szerint lázas munka folyt a különböző minisztériumokban a maximális, politikailag és gazdaságilag vállalható célszám kiszámolása végett. Ám Koizumi Sintaró környezetvédelmi miniszter elismerte, a végső szám nem így jött ki, hanem úgy, hogy jelenésként felsejlett előtte a 46-os szám, és az nagyon megtetszett neki. 

2019-ben az energiamix 70 százaléka fosszilis hordozókból származott, az áramfogyasztás harmadát a szénenergia fedezte. Bár az új szénerőművek építésével felhagynak Japánban, a – meglehetősen magas – hatékonysági mutatókat elérő szénerőművek 2030-on túl is működhetnek majd az aktuális tervek szerint, miközben a fejlett világ többi részén a széntüzelés egyre vállalhatatlanabb. Az ország emellett az utóbbi időben azért is sok bírálatot kapott, amiért külföldi szénerőművek építésére is nyújt kedvezményes hiteleket – bár az ígéret szerint itt is igyekeznek valamiféle hatékonysági korlátot szabni.

Ez jelzi, hogy a szigetországban gyors és jelentős energetikai változásokra lenne szükség. Ugyanakkor a hidrogénszkeptikusok szerint a kihívás mérete miatt rövid távon érdemesebb lenne a már meglévő, üzleti szempontból is hatékony megújuló technológiákhoz nyúlni.

Nagyon jó módszereink vannak, amelyekkel gyorsan lehet csökkenteni az áramtermelés szén-dioxid-kibocsátását. A megújuló energiaforrások bővítésére kellene összpontosítani

– mondta a Nikkeinek Llewelyn Hughes, az Ausztrál Nemzeti Egyetem oktatója.

Ettől függetlenül Japán nincs egyedül a hidrogénvonaton.

• Dél-Korea 2025-ig szintén 200 ezer hidrogéncellás járművet és 450 töltőállomást akar, a Magyarországon akkumulátorokat gyártó SK és a Hyundai együtt 40 milliárd dollár értékű hidrogénberuházásokat tervez.
• Kína 2030-ig egymillió hidrogénhajtású autóval és 2025-re ezer töltőállomással tervez, a tervek szerint eddigre a teljes energiafelhasználás 5 százalékáért fog felelni a hidrogén – az ennek érdekében folyósított állami támogatásokra pedig külföldi cégek is rárepültek, a Hyundai például Kínában létesít üzemanyagcella-üzemet.
• A német kormány tavaly 7 milliárd eurót tett félre a hidrogénenergia támogatására.
• Az Európai Unió szintén tavaly publikálta hidrogénstratégiáját, amely szerint 2024-ig 6, 2030-ig 40 gigawatt energiát tervez fordítani vízbontásra.

Ez a technológia fejlődését illetően minden bizonnyal jótékony hatással jár majd, bár Japánban olyan hangok is vannak, amelyek az ország hidrogénkutatási elsőségét féltik a külföldi konkurenciától. A japán vállalatoknak “egy évtizedbe telik, mire képesek piacra dobni egy terméket”, miközben máshol jóval gyorsabb és rugalmasabb startupok repülnek rá a lehetőségekre, panaszkodott a Nikkeinek egy japán energetikai tanácsadó.

G7 támogató leszek! Egyszeri támogatás / Előfizetés

Tech Világ energia hidrogén hidrogénkazán Japán olimpia Toyota üzemanyagcella zöldenergia Olvasson tovább a kategóriában