Ahogy a megújuló energia ára csökken és a tárolási technológiák érlelik, a hidrogénüzem új figyelmet hív fel.
Jorgo Chatzimarkakis a hidrogén üzemanyagcellás autóját az egyik hajón töltötte 50 plus plusz üzemanyagtöltő állomások szétszórtan németországi körül, amikor egy Tesla sofőr, aki a saját autóját töltötte, közeledett.
A férfi izgatottan látta, hogy egy hidrogénüzemű autó működik, és kérdéseivel telepedett. Chatzimarkakis, aki a Hidrogén-Európa, örömmel válaszolt rájuk, és ketten több percig beszélgettek.
De addigra a hidrogénkocsi teljesen feltöltődött, míg a Tesla sofőrnek még hosszú várakozással kellett szembenéznie, amíg az akkumulátor feltöltődött.
"Ez a valóság" - mondja Chatzimarkakis. "Manapság az üzemanyagtöltő állomások készen állnak, az autó készen áll, bármilyen probléma nélkül megtervezhetem Svájcból Dániába és Norvégiába vezető utamat."
A hidrogénüzemű világképének sokkal több hiányossága volt, mint Wile E. Coyote. Az 1923-ben JBS Haldane brit genetikus elképzelte a hidrogéngeneráló szélmalmok hálózata hatalom adta Nagy-Britanniának, de semmi sem jött belőle. A 1970-ben a dél-afrikai születésű elektrokémikus, John Bockris előadásában először használták a „hidrogéngazdaság” kifejezést, majd később egy könyv, amely leírja, hogyan nézhet ki egy napenergia-hidrogénüzemű világ. De ismét semmi sem változott. Az 2002-ben Jeremy Rifkin amerikai gazdasági és társadalmi teoretikus úgy érvelt, hogy a hidrogén átveheti az olajból, és hogy az energia jövője hidrogénüzemű cellákban rejlik.
De az ipar még nem volt kész - mondja Chatzimarkakis. "Valóban nagyon érvényes volt, amit Jeremy Rifkin mondta, de a politikusok és az újságírók mindig szeretnék látni a bizonyítékot" - mondja. "És abban az időben nagyon távol volt a megvalósulástól, mert a kutatás nem volt elég előrehaladott."
A korszak hidrogénje
Talán végre megérkezett a hidrogén pillanata.
Japán azt tervezi, hogy az 2020 Tokiói Olimpiai Játékokat bemutatja a hidrogén társadalom jövőképe és 348 millió dollárt fektetett be hidrogén üzemanyagtöltő állomások és egyéb infrastruktúrák létesítésébe. Németország indította el a világ első piacát hidrogénüzemű vonatok egyre növekvő számú pótlására hidrogén töltőállomások országon át. Svájc az 1,000 hidrogénüzemű teherautók vásárlása, Norvégiában volt hidrogén töltőállomások 2006 óta, és Dél-Korea 2.33 milliárd dollárt fektet be az elkövetkező öt évben hidrogén üzemanyagtöltő állomások, üzemanyagcellás járművek, üzemanyagcellás buszok és hidrogéntároló rendszerek létrehozása. És Ausztrália mind látta CSIRO nemzeti tudományos ügynökség és a fő tudós, Alan Finkel külön jelentik be vízióikat a hidrogénüzemű nemzet és az exportipar számára.
A Coradia iLint megkezdte hidrogénüzemű tömegközlekedést Németországban az 2018-ben. Fotó jóvoltából Alstom | R Frampe
A hidrogéngazdaság legfontosabb eleme a megújuló forrásokból - például a napenergia, a szél és a vízenergia - történő felhasználása a víz oxigénné és hidrogénné történő felosztására - ezt a folyamatot elektrolízis. Ez a „zöld hidrogén” azután felhasználható az üzemanyagcellákban villamos energia előállításához, és az üzemanyagcellák külön-külön felhasználhatók járművek vezetésére vagy halomban, hogy támogassák vagy akár táplálják a hálózatot. Ami a legelőnyösebb, hogy a hidrogén üzemanyagcellák által kibocsátott kipufogógáz víz, amelyet egy nap visszanyerhetik és újra felhasználhatják újból elektrolízis céljából.
Közgazdaságtan és éghajlat
Tehát mi változott, hogy végre a hidrogént a globális energiatervek előtérbe helyezzék? Jenny Hayward, a CSIRO vezető kutatója és társszerzője 2018 nemzeti hidrogén útiterv"szerint a kedvezőbb közgazdaságtan jelentős szerepet játszott.
"Van olyan költsége, hogy csökken a termelés, de csökken a felhasználás is" - mondja Hayward. Nemcsak drámai módon csökkent a napelemes fotovoltaikus és a szélből származó villamos energia ára, hanem az elektrolizáló technológiák is sokkal olcsóbbak, nagyobbak és hatékonyabbak. Ugyanakkor a hidrogén üzemanyagcellák hatékonysága és költségei is javulnak - mondja.
Kattintson egy amerikai energiaügyi minisztérium infográfia megtekintéséhez a hidrogén üzemanyagokról.
John Andrews, a fenntartható energia szakértője és az RMIT Egyetem professzora, az ausztrál Melbourne-ben egy másik fő mozgatórugó az üvegházhatású gázok kibocsátásának jelentős csökkentése.
„Annyira fontos, hogy bevezetését kössük az éghajlatváltozás elleni küzdelem megoldásának részeként” - mondja Andrews. „Nem csak alternatív üzemanyag megszerzésének kérdése; kérdés egy nulla kibocsátású üzemanyag- és energiarendszer beszerzése. ”
A hidrogén üzemanyagként történő alkalmazkodásának előmozdítása nem volt könnyű. A hidrogéngazdaság évszázados törekvései ellenére jelentős technológiai kihívásokkal kell szembenézni, hogy ehhez a ponthoz juthassunk - és ez még mindig korai.
A tárolási probléma megoldása
A hidrogén szállításának egyik kulcsfontosságú kérdése az volt tárolás. Csak a közelmúltban vált lehetővé a hidrogén összenyomása olyan tartályba, amely elég kicsi és könnyű ahhoz, hogy beilleszthető legyen a személygépkocsi hátsó részébe, miközben elegendő energiát tartalmaz ahhoz, hogy az autó legalább 300 mérföldre megtöltse.
"Mindig úgy gondolták, hogy nagyon nehéz lesz olyan hidrogéntárolót megszerezni, amely meghaladja az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának célkitűzéseit hidrogénüzemű cellás autókhoz való felhasználásra" - mondja Andrews. Aztán jött egy a nagynyomású hidrogéntartály fejlett kompozitokból készültek, amelyek képesek voltak teljesíteni, sőt túllépni a követelményeket is.
Az üzemanyag-tárolás nagy kihívást jelentett a hidrogénüzemű szállítás során. A legutóbbi fejlesztések révén a személyszállító járművek körét kitöltve több, mint 300 mérföld mérföldönként. Fotó © iStockphoto.com/Tramino
„Úgy gondolom, hogy az emberek felálltak és igent mondtak, lehetséges egy olyan tárolóeszköz, amelyet hidrogén szállítására lehet használni a jármű fedélzetén, a hagyományos autókkal összehasonlítható tartományt adni, és újratöltési idejük van - ez kritikus fontosságú a hidrogén előnye - csak néhány perc alatt áll - mondja.
A hidrogén üzemanyagcellás járművek már megegyeznek vagy akár meg is haladják a hagyományos benzin- vagy dízelüzemű járművek tartományát; A Toyota szerint Mirai megkapja körül 312 mérföld egy hidrogéntartályból. Ez sokkal vonzóbbá teszi a távolsági utazást, mint az elektromos akkumulátorral működő jármű.
Ez azt is lehetővé teszi számukra, hogy a keményebben működő járművekhez is használják - mondja Lisa Ruf, a koordinátor Hidrogénmobilitás Európában és az Egyesült Királyság Element Energy fő tanácsadója.
"Tehergépjárművek, taxik és sürgősségi reagáló szolgálatok műveleteinek rendelkeznie kell a szokásos üzemanyag-tartammal és az üzemanyag-töltési idővel, amely hasonló a hagyományos járművekhez" - mondja a nő, hivatkozva a London fővárosi rendőrsége, amely ebben az évben 11 hidrogén üzemanyagcellás autókat vásárolt.
A rács etetése
Morry Markowitz, az Egyesült Királyság elnöke szerint a hidrogént feltárják egy megújuló energiával táplált energiahálózat stabilitásának fenntartásának egyik módjaként is. Üzemanyagcella- és Hidrogénenergia Egyesület az USA-ban
"Mivel a nap nem süt állandóan, és a szél nem fúj, a megújuló energiaforrásoknak időszakos problémája van, ezért képesnek kell lennie arra, hogy megtalálják a létrehozott elektronok hatékony tárolásának módját" - mondja. A fölösleges villamosenergia felhasználható az elektrolízishez és hidrogén előállításához, amelyet üzemanyagcellás járművekben vagy helyhez kötött üzemanyagcellákban lehet felhasználni vagy szállítás céljából tárolni.
Ez a forgatókönyv különösen vonzó a távoli területeken, például ausztráliai távoli városokban, amelyek egyébként a dízelüzemű generátoroktól függenek. Hayward szerint a megújuló energiaforrások és a hidrogén-tároló kombinációját használó városok hamarosan költséghatékonyak lehetnek, különösen akkor, ha a dízelárak emelkednek.
A földgázszolgáltatók a hidrogént is a földgáz lehetséges alternatívájaként veszik figyelembe, amely ki tudja használni a meglévő infrastruktúrát. ”Ez fantasztikus lenne; akkor nem támaszkodnak a dízelgéppel érkező teherautókra, csak megújuló energiájukra van szükségük ”- mondja. "Lehet, hogy van egy olyan rendszerük, ahol üzemanyagcellájuk van, és visszanyerik a vizet, tehát ez egy önálló rendszer."
A földgázszolgáltatók a hidrogént is a földgáz potenciális alternatívájaként kezelik, amely ki tudja használni a meglévő infrastruktúrát.
"Különösen akkor, ha magas kibocsátáscsökkentési célokat fogunk elérni, akkor az lesz, hogy az ott ülő gázinfrastruktúra nem kerül felhasználásra" - mondja Hayward. "Érdekes az, hogy a gázelosztó hálózatokban, ha PVC csövekből készülnek, 100 százalékos hidrogéntartalmú lehet, bár a készülékeket és a mérőket ki kell cserélni."
A Hindenburgi effektus
Lehetetlen beszélni hidrogénről anélkül, hogy foglalkoznánk a helyiség pillanatképével, amit Markowitz „Hindenburg-effektusnak” hív. a hidrogén gyúlékonyságával és biztonságával kapcsolatos aggodalmak elkerülhetetlenül felmerülnek a hidrogéngazdaságról folytatott viták során.
Markowitz szerint azonban a hidrogéntechnika manapság messze haladt a korszak hidrogéntechnológiájától.
"A fejlett anyagok, például a szénszál tartályok, az érzékelők, a számítógépek és más dolgok drámai módon javultak. A hidrogén biztonságának nem szabad kérdésnek lennie" - mondja. "A közlekedési ágazatban és más területeken a hidrogénüzemű járművek megfelelnek vagy meghaladják a mai úton lévőket."
Az is aggodalmak vannak, hogy a hidrogén fokozott felvétele befolyásolhatja az ózonréteget. A 2003 vizsgálat javasolta, hogy ha az összes fosszilis tüzelőanyagból előállított energiát hidrogénnel cseréljék, a gáznak a légkörbe történő kiszivárogtatása képes oxigénnel reagálni, és olyan vízgőzt képezhet, amely jelentős mennyiségben megzavarhatja az ózonréteget.
Egy másik, gyakran a hidrogénről szóló kritika az, hogy még mindig jelentős mennyiség van fosszilis tüzelőanyagokkal előállítva. Az Egyesült Államokban a legtöbb hidrogént úgynevezett eljárás útján állítják elő földgáz-reform, amelynek során a földgázt magas hőmérsékletű gőzzel reagáltatva hidrogént, szén-monoxidot és kis mennyiségű szén-dioxidot állítanak elő. Azt is elkészítheti gázosító barnaszén, ami szintén CO-t eredményez2 termelést.
"Ha ezen utak valamelyikét követi, hogy hidrogént kapjon, akkor vannak olyan szén-dioxid-kibocsátások, amelyek ezekből az útvonalakból származnak, tehát az egyetlen módja annak, hogy ezt a nulla kibocsátást összekapcsolják a szén-dioxid-leválasztással és -tárolással" - mondja Andrews. "És ez még mindig nagy kérdés, hogy vajon életképes-e, hogy biztonságos lesz-e, és képes-e ez a szén-dioxid évezredeken át a talaj alatt tartani, és vajon gazdasági lehet-e."
Mért megközelítés
Sürgősnek tartják a hidrogénről folytatott vitákat, tükrözve a közlekedés szén-dioxid-mentesítésének széles körben elfogadott elismerését - mondta Ruf. Azt állítja, hogy bár számos megoldás áll rendelkezésre, a hidrogén képes olyan kérdések megoldására, amelyeket más technológiák nem tudnak megtenni olyan könnyen vagy költséghatékonyan.
Noha a hidrogén lehetőségei nagy izgalommal bírnak, Ruf ugyanakkor javasolja a mért megközelítést.
"Azt hiszem, hogy a hidrogén üzemanyagcellás technológiát támogató ágazatként az a probléma, hogy óvatosnak kell lennünk a hype szempontjából, és képesnek kell lennünk kezelni az elvárásokat" - mondja. „Ez olyasmi, ami időt és befektetést igényel. Ez nem történik meg egyik napról a másikra, de hosszú távon ez egy nagyon jó megoldás. ” 
Ez a cikk eredetileg megjelent Ensia
A szerzőről
Bianca Nogrady egy szabadúszó tudományos újságíró, aki még találkozott olyan kutatással, amelyet nem talál lenyűgözőnek. Számos üzletkötésre ír, beleértve Természet, The Guardian, ausztrál földrajz, BBC Future és az Australian Broadcasting Corporation. twitter.com/BiancaNogrady biancanogrady.com
Szerkesztő megjegyzés: A szerző korábban szerződést írt a CSIRO számára, bár nem kapcsolódik a hidrogén üzemanyaghoz.
A szerző könyvei
at InnerSelf Market és Amazon
