A hidrogénkorszak hajnalához értünk?

A XVII. század közepén felfedezett hidrogén az egyik leggyakrabban előforduló elem a földön. Elégetésekor szinte kizárólag az atmoszférában is jelen lévő vízgőz keletkezik, ráadásul több mint kétszer annyi energiát nyerhetünk belőle, mint ugyanakkora tömegű hagyományos földgázból vagy folyékony halmazállapotú fosszilis tüzelőanyagokból (például benzinből vagy gázolajból).

Ezek alapján a hidrogén akár már eddig is jelentős karriert futhatott volna be mint energiahordozó, azonban tény, hogy a hidrogénalapú társadalmat még mindig csak a jövő egyik lehetőségeként emlegethetjük. A hidrogénalapú társadalom, illetve gazdaság nem új találmány. Először a 70-es években vetődött fel, hogy a hidrogén segítségével induljunk el egy lényegesen kisebb környezetterheléssel működő világ felé. Az energiahordozót ebben az esetben a szó szoros értelmében kell érteni, mivel hidrogén szabad, bányászható formában nincs jelen a földön, csak különböző vegyületek, például a víz alkotóelemeként. A hidrogént tehát elő kell állítani valamilyen elsődleges energia felhasználásával, ideértve a tüzelőanyag-felhasználás nélkül termelt megújuló villamos energiát is. Ezt követően el kell szállítani az energiafelhasználás helyére, ahol az újabb kémiai reakció során (oxidáció) felszabaduló energiát lehet hasznosítani. A teljes folyamat ily módon sokban hasonlít a jelenleg elterjedt villamos alapú energiaellátáshoz, ez egyben ki is jelöl egyfajta referencia-rendszert.
A hidrogénalapú értéklánc (termelés, tárolás, szállítás, felhasználás) minden eleme kiforrott technológiával rendelkezik. Mindez lehetővé teszi a biztonságos működtetést, az áttörés azonban még várat magára, néhány demonstrációs projekten túl nem beszélhetünk energiahordozóként való alkalmazásáról.

A hidrogén jelenlegi szerepe nagyobbrészt a vegyipari felhasználásra korlátozódik, világszerte évi 45 millió tonnát állítanak elő, 96 százalékban szénhidrogénekből. Ennek a mennyiségnek az energiatartalma a világ primer energiafelhasználásának alig több mint egy százaléka.
A hidrogén tüzelőanyagként történő alkalmazása a hagyományos fosszilis energiahordozóknál lényegesen környezetkímélőbb. Ám ez önmagában nem oldja meg a környezetbarát energiaellátás kérdését, mivel nem primer energiaforrás, tehát legalább olyan mértékben terheli a környezetet, mint az előállítására használt technológia. Amennyiben hagyományos tüzelőanyagokból állítjuk elő, akkor ugyanúgy csökkenti a fosszilis tartalékokat, és a jelenleg használatos technológiáknál az előállítás során szén-dioxid szabadul fel, míg ha megújuló energiából termelt villamos energiát használunk (vízbontás), akkor a hidrogén is minimális környezetterhelést jelentő energiahordozónak minősül.
A hidrogéngáz szállítása, tárolása a földgázénál nem jelent lényegesen nagyobb technikai problémát, esetleg szigorúbb biztonsági rendszerek és intézkedések szükségesek.

A felhasználás két fő lehetséges területe természetszerűleg a közlekedés és az energetika. Az előbbinél a hagyományos belső égésű motor vagy üzemanyagcella üzemanyagaként használható a hidrogén. Az energetikai felhasználás egyértelműen az üzemanyagcellák elterjedéséhez kötött. Ez a technológia hidrogénből (is) képes kémiai folyamat révén villamos energiát és hőt előállítani, kis teljesítmény tartományban is jó hatásfokkal. Piaci elterjedése egyelőre nem számottevő a magas beruházási költség miatt, de kétségtelen, hogy az energetikai technológiák közül az egyik legdinamikusabban fejlődőről van szó.

A hidrogénalapú társadalom létrejöttéhez a teljes termelés-tárolás-szállítás-felhasználás értéklánc átalakítása szükséges. Ez óriási beruházással jár, amely az elterjedés egyik legfőbb akadálya. Ugyanakkor a hidrogént mint energiahordozót a villamos energia sok esetben lényegesen olcsóbban tudja helyettesíteni. A közlekedés az a terület, ahol a hidrogénnek jelentős az előnye, elsősorban azáltal, hogy a hagyományos motorkonstrukciók viszonylag kis átalakítással alkalmassá tehetők arra az „átmeneti” időszakra, amíg az üzemanyagcellák elterjednek. A villanyautó mint vetélytárs azonban itt is jelen van, és kicsi az esélye, hogy a két technológia párhuzamosan fog működni, tehát a verseny előbb-utóbb eldől.
A széles körű energetikai hasznosításban a villamos energia sokkal jobb helyzetben van, mivel kiépített hálózattal rendelkezik, ráadásul a megújuló módon megtermelt villamos energia átalakítása hidrogénné, majd annak visszaalakítása ismét villamos és hőenergiává jelentős többletköltséggel és veszteséggel jár.

A tárolás a kulcs

A hidrogén energetikai alkalmazása elsősorban a tárolhatóságán alapulhat. Egyre nagyobb az igény olyan technológiák iránt, amelyek a szabályozatlanul működő megújulótermelés és az energia felhasználása közti egyensúlyt teremtik meg. A hidrogénalapú technológiák ebben jelentős áttörést hozhatnak, amennyiben megfelelő költségszint és hatékonyság mellett tudják megoldani ezt a feladatot.