összes videóa hét videói

Ocean Sky

összes képa hét képei

Csillagok

eseménynaptár

hírlevél

alapító

Jövő, hidrogén

A fosszilis energiahordozókhoz kapcsolódó környezetszennyezés, az energia bölcsebb előállítását és hatékonyabb felhasználását sürgeti. A váltás csak idő kérdése, de vajon milyen szerepe lehet a jövő energiaellátásában a hidrogénnek?

A mai szénhidrogén alapú gazdaságban majdnem minden a kőolaj, illetve szén felhasználásával előállított üzemanyagok vagy elektromos áram segítségével működik. Talán már nincs messze az idő, amikor ésszerűségből vagy kényszerből, de magunk mögött hagyhatjuk ezeket a technológiákat, azok mindenféle környezetkárosító hatásával együtt. Egy új, környezetkímélő és fenntartható gazdaságot vezetnénk be, ami alapulhatna például a hidrogénen, mint energiahordozón. A hidrogén felhasználásának legnagyobb előnye, hogy oxigénnel való reakciója, vagyis égése során energia szabadul fel, a közben keletkező égéstermék pedig nem más, mint tiszta víz. A hidrogént használó berendezések és járművek működésük helyén nem bocsátanak ki semmilyen káros anyagot. A kibocsátott víz nem szennyezi a környezetet, hanem visszakerül a víz természetes körforgásába, ezért a felhasználás után nem kell elszállítani a regenerálásra, azt a természet megteszi helyettünk.

A hidrogén csak energiahordozó

A hidrogén tiszta, kötetlen, energiát raktározó formájában azonban nem található meg a környezetünkben, így elő kell állítanunk valamilyen módon. A hidrogén éppen ezért nem nevezhető energiaforrásnak, mint például a szén, a kőolaj és a földgáz, melyek a földtörténet egyes időszakaiban a Földre sugárzott napenergiát raktározták el. A kőolajat elég kitermelni, majd feldolgozni és a felhasználás helyére szállítani. Egy hidrogén alapú gazdaságban gondoskodni kell a hidrogén előállításáról is valamilyen energiaforrásból, majd a nem helyben történő felhasználás esetén a hidrogén tárolásáról, és szállításáról is.

A hidrogén, mint energiahordozó sokak szerint tökéletesen tiszta és környezetbarát, de ez nem feltétlenül van így. Igaz ugyan, hogy a hidrogén égése során keletkező termék, tiszta H₂O, de ha a hidrogént szénhidrogénekből nyert energiával állítottuk elő a szén-dioxid légkörbe juttatásával, akkor szennyezőanyag-kibocsátás szempontjából semmivel sem jobb például a belsőégésű benzinmotorokban történő elégetésénél. Sőt az átalakítás rosszabb hatásfoka miatt valószínűleg környezetszennyezőbb is. De a hidrogén előállítható közvetlenül a fosszilis energiahordozókból, például a szén elgázosításával vagy földgázból úgy is, hogy a közben képződő szén-dioxid gázt eltároljuk, így az nem kerül ki a légkörbe.

A hidrogént előállíthatjuk vízből is. A víz bontásához szükséges energia jöhet a fosszilis energiahordozókból, nukleáris energiából vagy akár megújuló energiaforrásokból is. A hidrogén és a megújuló energiaforrások nagyon jól kiegészítik egymást. A megújulók energiát szolgáltathatnak a hidrogén előállításához, káros kibocsátás nélkül, míg a hidrogén kiegyensúlyozhatja a megújuló energiaforrások megbízhatatlannak tartott, időszakos energiatermelését. Amikor süt a nap vagy fúj a szél, a hidrogén elraktározhatja az energiát, és amikor nagy szükség van rá, egy üzemanyagcella áramot termelhet belőle, amit betáplálhatunk a hálózatba.

A hidrogén egy viszonylag nagy energiatartalmú gáz, a tömegegységre vonatkoztatott égéshője háromszorosa a benzinének. Forráspontja azonban igen alacsony, szobahőmérsékleten gáz halmazállapotú, sűrűsége kicsi, így azonos mennyiségű energia a benzinhez képest csak jóval nagyobb térfogatú hidrogéngázban található meg. Ezért a hidrogént általában nagy nyomáson vagy nagyon alacsony hőmérsékleten tárolják, ami azonban nem kis energiabefektetést igényel. A legújabb módszer a gáz fémekben vagy más olyan anyagokban való eltárolása, melyek szerkezetükben kötik meg a hidrogén molekulákat szivacs módjára, majd hő hatására leadják azokat, de ezt a hőt szintén elő kell állítani valahogy. A tárolás másik problémája, hogy a hidrogén, mint a legkisebb létező molekula, a tárolótartályok és csövek falán átdiffundálva könnyen elszökhet, amire oda kell figyelni a tárolóegységek tervezésekor és működtetésekor.

A hidrogén mint üzemanyag

A hidrogént belsőégésű motorok üzemanyagaként is fel lehet használni, de még hatékonyabb, ha a hidrogénben tárolt energiát közvetlenül elektromos árammá alakítjuk egy üzemanyagcellában. A hagyományos áramtermelésnél a kémiai energia előbb termikus energiává alakul, majd például egy belsőégésű motorban kinetikus energiává, amivel meghajtunk egy dinamót, az pedig áramot termel. Az üzemanyag cellában az elektrolízissel ellentétes folyamat zajlik le, a levegőből nyert oxigén és hidrogén reakciójából egy lépésben jó hatásfokkal víz és elektromos energia keletkezik. A megtermelt áramot aztán felhasználhatjuk különféle célokra, akár a háztartásokban is, vagy az autónkban lévő villanymotor meghajtására is.

A hidrogén veszélyes üzemanyag hírében áll, de más széles körben alkalmazott éghető gázhoz, anyaghoz képest a hidrogén sem különösebben veszélyes. A levegővel alkotott keveréke a robbanásveszélyes durranógáz, ami egy széles koncentrációtartományban képez éghető elegyet. Égése viszont gyorsabb és koncentráltabb, mint a szénhidrogéneké, így például egy kigyulladt autóban a lángok kevésbé veszélyeztetnék az utasokat, mint a benzin esetében.

A hidrogéngazdaság egyik kulcskérdése a hidrogén szállításához, elosztásához szükséges infrastruktúra megléte. A szállítás történhet csővezetéken keresztül, a földgázhoz hasonlóan, egészen az otthonunkig vagy a hidrogéntöltő állomásokig. Hidrogén szállításához azonban nem vagy csak részben lehet ugyanazt az infrastruktúrát használni, mint földgáz esetében, mert a csövek és hegesztések egy része valószínűleg nem kompatibilis a hidrogénnel. Ha ezekbe a csövekbe hidrogént áramoltatunk, akkor csőrepedések és szivárgások keletkezhetnek. Cseppfolyós hidrogént is lehet csővezetékeken szállítani, ehhez viszont hőszigetelt csőre lenne szükség. Egy teljesen új infrastruktúra kialakítása azonban időbe és sok pénzbe kerül. Hidrogént folyékony halmazállapotban vagy gázként nagy nyomáson az utakon is lehetne szállítani, bár ezt csak néhány száz kilométeres távolságokon lenne érdemes.

A hidrogén energiahordozóként való alkalmazása még sok nehézség elé néz, de ezek főként technológiai problémák, melyek idővel megoldódhatnak. Minden technológiaváltás drága, mert az új technológiának nem elég ugyanolyan hatékonynak lennie, mint a régi, általában jobbnak, gazdaságosabbnak kell lennie, hogy legyőzze a meglévő rendszer tehetetlenségét. Ez nem könnyű feladat, de annak ellenére, hogy a hidrogén alapú technológiák még viszonylag újak, ha árban nem is, teljesítményben és megbízhatóságban már bizonyítottak.

Oszd meg: