Mi lenne, ha a nyári napsütés energiáját eltárolhatnánk télire? Ha a vízből olyan üzemanyagot állíthatnánk elő, amelynek felhasználásakor nem keletkezik szén-dioxid? És ha a jövő buszai, vonatai vagy akár ipari létesítményei hidrogénnel működnének? Mindez már nem pusztán tudományos elképzelés: a hidrogéntechnológia fejlesztése Magyarországon, az Óbudai Egyetemen is zajlik.
Eltárolhatjuk a nyári napsütést télire?
A megújuló energiaforrások egyik legnagyobb kihívása, hogy az energiatermelés nem mindig esik egybe a fogyasztással. Nyáron, napsütéses időben a napelemek jelentős mennyiségű villamos energiát termelhetnek, miközben a fogyasztás nem feltétlenül követi ugyanezt az ütemet. Télen viszont a fűtési és egyéb energiaigények megnövekedhetnek, miközben a napenergia-termelés csökken.
Az elektromos hálózat működéséhez a termelésnek és a fogyasztásnak folyamatosan egyensúlyban kell lennie. A többletenergia hasznosítása és tárolása ezért az energiarendszerek egyik központi kérdése.
Itt válik különösen érdekessé a hidrogén.
Míg az akkumulátorok elsősorban rövidebb időtávú
energiatárolási feladatokra alkalmasak, a hidrogén lehetőséget kínál a hosszabb
távú, akár szezonális energiatárolásra is.
Az elképzelés egyszerű: amikor a megújuló energiaforrások több villamos energiát termelnek, mint amennyire éppen szükség van, a többlet egy részét vízbontásra fordíthatjuk. Az előállított hidrogént eltároljuk, majd akkor használjuk fel, amikor az energiára ismét szükség lesz.
A podcastban mindezt egy hétköznapi hasonlattal
szemléltetik: ahogyan nyáron befőttet készítünk a gyümölcsből, hogy télen is
fogyaszthassuk, úgy a hidrogén segítségével az energiát is „elkonzerválhatjuk”
későbbi felhasználásra.
Természetesen az energia átalakítása és visszanyerése veszteségekkel jár, ezért a hidrogén nem minden tárolási feladatra a leghatékonyabb megoldás. Hosszú távú energiatárolási lehetősége azonban különösen értékessé teheti.
Az űrkutatástól a mindennapi közlekedésig
Bár a hidrogén napjainkban egyre gyakrabban jelenik meg a fenntartható energetikáról szóló hírekben, a technológia története korántsem új. A hidrogén alkalmazásának fejlődésében az űrkutatás is fontos szerepet játszott. A NASA Apollo-programja során az üzemanyagcellák lehetővé tették, hogy a hidrogén és az oxigén reakciójából villamos energiát állítsanak elő, miközben melléktermékként víz keletkezett.
Ez különösen előnyös volt az űrhajózásban, hiszen az energiatermelés mellett az űrhajósok számára szükséges víz egy részét is biztosítani lehetett. Napjainkban a hidrogéntechnológia egyik legfontosabb alkalmazási területe a közlekedés lehet.
A hidrogénüzemanyag-cellás járművek elektromos hajtással működnek, de az energiát nem kizárólag akkumulátorokban tárolják. A fedélzeten elhelyezett üzemanyagcella a hidrogénből állít elő villamos energiát. A technológia különösen érdekes lehet olyan felhasználási területeken, ahol nagy hatótávolságra, jelentős teljesítményre vagy gyors újratöltésre van szükség. Ilyenek lehetnek például az autóbuszok, a tehergépjárművek, a vasúti járművek és bizonyos ipari alkalmazások.
Hidrogénüzemű mozdony és háromféle energiával működő jármű az Óbudai Egyetemen
A podcast egyik legérdekesebb része az Óbudai Egyetemen zajló konkrét fejlesztéseket mutatja be. Az egyetem kutatói többek között olyan megoldásokon dolgoznak, amelyek lehetővé tehetik meglévő dízel-elektromos vasúti járművek hidrogénalapú átalakítását.
A koncepció lényege, hogy nem feltétlenül szükséges teljesen új járművet gyártani. A meglévő konstrukció egyes elemei megtarthatók, miközben a dízelüzemű energiatermelő egységet hidrogénüzemanyag-cellás rendszer válthatja fel. Ez nemcsak energetikai, hanem fenntarthatósági szempontból is fontos megközelítés: a meglévő eszközök korszerűsítése csökkentheti az új berendezések gyártásához szükséges erőforrásokat.
A beszélgetésben egy megvalósított egyetemi fejlesztés is bemutatkozik. Az Óbudai Egyetem hallgatói és kutatói olyan kísérleti járművet építettek, amely akkumulátorral, sűrített levegővel és hidrogénnel is képes működni, akár külön-külön, akár kombinált üzemmódban. A fejlesztés nem egy hagyományos személyautó, hanem egy oktatási és kutatási célú kísérleti jármű, amely lehetőséget biztosít a különböző energiaellátási technológiák összehasonlítására és gyakorlati megismerésére.
A projekt különösen jól példázza, hogyan kapcsolódhat össze az egyetemi kutatás, a mérnökképzés és a hallgatók gyakorlati alkotómunkája.
Mikor válhat a hidrogén a mindennapjaink részévé?
A hidrogéntechnológia széles körű elterjedésének ma még több akadálya van. Az előállítás költsége, az energiaátalakítás hatásfoka, a tárolás és szállítás műszaki nehézségei, valamint a szükséges infrastruktúra kiépítése egyaránt jelentős kihívást jelentenek.
Dr. Szén István szerint a következő években a közlekedés és az energetikai szektor lehetnek a hidrogéntechnológia terjedésének fontos területei, míg a nehéziparban hosszabb távon, akár a 2040–2050-es időszakban válhat meghatározóbbá a szerepe.
A hidrogén azonban várhatóan nem egyetlen, minden problémára alkalmazható megoldásként jelenik meg, hanem más energiatárolási és energiaellátási technológiákkal együtt. A jövő energiarendszereinek egyik kulcsa éppen az lehet, hogy különböző energiaforrások és energiahordozók rugalmasan, egymást kiegészítve működjenek.
Ez Magyarország számára különösen fontos kérdés, hiszen az energiaimporttól való függőség csökkentése és az ellátásbiztonság erősítése hosszú távú stratégiai cél.
A jövő energiája már ma is kutatási téma az Óbudai Egyetemen
A hidrogéntechnológia fejlődése jól példázza, hogy a tudományos kutatások miként járulhatnak hozzá a társadalom előtt álló kihívások megoldásához. A zöld hidrogén lehetőséget kínálhat a megújuló energia hosszabb távú tárolására, a közlekedés és az ipar bizonyos területeinek dekarbonizációjára, valamint a rugalmasabb energiaellátási rendszerek kialakítására.
Az Óbudai Egyetemen zajló kutatások és ipari együttműködések azt mutatják, hogy ezek a fejlesztések már ma is kézzelfogható eredményeket hoznak, miközben a hallgatók számára is lehetőséget teremtenek a jövő energetikai technológiáinak megismerésére.
Vajon egyszer valóban a nyári napsütésből előállított hidrogénnel fűthetjük otthonainkat, működtethetjük gyárainkat vagy hajthatjuk járműveinket?
A válaszhoz még számos tudományos és mérnöki kihívást kell megoldani. Az azonban már most látható, hogy a hidrogénnek fontos szerepe lehet a fenntarthatóbb és biztonságosabb energiaellátás kialakításában.
A Határtalan Innováció podcast sorozatot megtalálod az Óbudai Egyetem Youtube csatornáján is!
Hydrogen Incident Severity Indicator (HISI), azúj hidrogénspecifikus eseményskála
Hidrogénbiztonság proaktív ésreaktív szemléletben
Hidrogéntechnológiák biztonsági osztályozása: a HISI-modell koncepciója és empirikus validációja
Challenges and Opportunities of the Dynamic Operation of PEM Water Electrolyzers
A Határtalan Innováció podcast sorozatot megtalálod az Óbudai Egyetem Youtube csatornáján is!
„A MEC_N 149937 számú projekt a Kulturális és Innovációs Minisztérium Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból nyújtott támogatásával, a MEC_24 pályázati program finanszírozásában valósult meg.”
