Hidrogén integráció, de mikortól? I. – Hidrogén töltés lehetőségei a kutakon

A tüzelőanyag töltőállomások szolgáltatásainak hidrogéntöltési lehetőségekkel való kiegészítése az alternatív tüzelőanyag infrastruktúra bővítésének egyik markáns lépése lehet. Az Egyesült Államokban és más országokban már több helyen megvalósultak ilyen integrációk, főként Kaliforniában, ahol a hidrogén töltőállomások száma folyamatosan növekszik. Magyarországon jelenleg csak egyetlen helyen tankolhatunk hidrogént, de milyen megoldásokon keresztül sokszorozódhatnak lehetőségeink a talán nem is túl távoli jövőben?

Hol tart a hidrogén töltőállomások fejlesztése a világban?

A hidrogén töltőállomások fejlesztése világszerte jelentős előrehaladást mutat az elmúlt években, különösen olyan országokban, mint Japán, Dél-Korea, Németország és az Egyesült Államok. Japánban a kormányzat célkitűzése, hogy 2030-ra több mint 900 hidrogén töltőállomást építsenek ki, támogatva ezzel a hidrogén tüzelőanyag-cellás járművek (FCEV) elterjedését. Dél-Korea hasonlóan ambiciózus tervekkel rendelkezik és a Hyundai autógyár vezetésével jelentős beruházásokat hajtanak végre az infrastruktúra bővítésére. Az USA Energiaügyi Minisztériuma és a Sandia National Laboratories által indított H2FIRST (Hydrogen Fueling Infrastructure Research and Station Technology Project) projekt célja a hidrogén integráció megvalósítása a normál töltőállomások lehetőségeinek bővítéseként. Az Egyesült Államokban Kalifornia vezeti a hidrogén infrastruktúra fejlesztését, ahol több mint 40 nyilvános hidrogén töltőállomás működik és további bővítéseket terveznek. Ezek az állomások egyre inkább moduláris kialakításúak, lehetővé téve a gyorsabb és költséghatékonyabb telepítést.
 

Hol tart a hidrogén töltőállomások fejlesztése Európában?

Európában a hidrogén töltőállomások fejlesztése szintén jelentős előrelépéseket mutat, különösen Németországban, amely az európai hidrogén infrastruktúra fejlesztésének éllovasa. A német H2 Mobility program célja, hogy 2023-ig 100 hidrogén töltőállomást építsenek ki országszerte, támogatva a hidrogén tüzelőanyag-cellás járművek elterjedését – a projekt sikeresnek mondható, tudomásunk szerint ha nem is 100, de 90 töltőállomás már üzemel. Franciaország és az Egyesült Királyság szintén jelentős beruházásokat hajtanak végre a hidrogén infrastruktúra bővítésére, míg a skandináv országok, különösen Norvégia és Dánia, szorosan követik őket. Az Európai Unió támogatja a hidrogén projektek finanszírozását és a kutatás-fejlesztési tevékenységeket, hogy elősegítse a hidrogéntechnológia széleskörű alkalmazását. Az európai hidrogén töltőállomások jellemzően magas színvonalúak és fejlett technológiákat alkalmaznak, amelyek biztosítják a biztonságos és hatékony üzemelést. Az infrastruktúra fejlesztése mellett az európai országok aktívan dolgoznak a hidrogén előállítási és tárolási technológiák fejlesztésén is, hogy hosszú távon fenntartható és környezetbarát energiatermelést érjenek el.
 

Technológiai kihívások

Közel egy éve nyitott „Hidrogén” rovatunk első hírei között szerepeltek a hidrogénnel kapcsolatos kihívások (https://autotechnika.hu/cikkek/hidrogen-hajtas) melyek megoldásában egyre gyakoribb örvendetes innovációkról adhatunk mi is számot. Tudjuk, a hidrogén tárolása és kezelése komoly műszaki kihívásokat jelent, mivel a hidrogén ridegítheti az acélszerkezeteket. Ez az úgynevezett "hidrogénridegség" (hydrogen embrittlement) jelensége, amely során a hidrogén atomok beépülnek az acél kristályrácsába, csökkentve annak szívósságát és szilárdságát. Ez különösen fontos szempont a hidrogén tárolására és szállítására szolgáló infrastruktúra kialakításakor. A hagyományos benzinkutak acéltartályai és csővezetékei nem alkalmasak hidrogén tárolására, mivel ezek az anyagok nem ellenállóak a hidrogénridegséggel szemben. A hidrogén tárolásához speciális acélkompozitokra vagy más, hidrogénálló anyagokra van szükség. Ezek az anyagok képesek ellenállni a hidrogén molekulák okozta ridegségnek és megőrzik mechanikai tulajdonságaikat hosszú távon is. A hidrogén tárolására és kezelésére szolgáló infrastruktúrában gyakran használnak olyan kompozit anyagokat, mint például nikkel-alapú ötvözetek, rozsdamentes acélok speciális változatai, valamint polimer béléssel ellátott tartályok és csövek. Ezek az anyagok megfelelő szilárdságot és ellenállást biztosítanak a hidrogén okozta károsodásokkal szemben.
 

H2 töltőállomás típusok

A hidrogén töltőállomások (H2 kutak) többféle típusba sorolhatók attól függően, hogy milyen módon biztosítják a hidrogént a járművek számára.

On-site állomások (Helyszíni termelésű állomások): Ezek az állomások helyben állítják elő a hidrogént, általában elektrolízissel vagy gőzmetán reformálással (SMR). Az ilyen állomások előnye, hogy nincs szükség nagy mennyiségű hidrogén szállítására, ami csökkenti a logisztikai költségeket és kockázatokat. Az elektrolízis alapú állomások víz elektrolízisével állítják elő a hidrogént, ahol az elektrolizáló egység vizet bont hidrogénre és oxigénre elektromos áram segítségével. A gőzmetán reformálás (SMR) alapú állomások földgázból állítják elő a hidrogént, vízgőz segítségével metánt alakítanak át hidrogénné és szén-dioxiddá.

1.    Hidrogén tartályok, 2. Kompresszor, 3. Tisztító egység, 4. Hűtő, 5. Töltőegység, 6. Hűtőegység, 7. Magas nyomású tárolók, 8. Levegő keringető rendszer, 9. Biztonsági rendszer.

Off-site állomások (Külső termelésű állomások): Ezekre az állomásokra a hidrogént külső forrásból, általában nagy hidrogén termelő-üzemekből szerzik be és szállítják a helyszínre. A hidrogén szállítása történhet folyékony vagy sűrített gáz formájában. A folyékony hidrogén állomások a hidrogént folyékony állapotban és tárolják (általában 200-350 bar nyomáson)az állomáson, lehetővé téve nagy mennyiségű hidrogén tárolását.

Moduláris állomások: A moduláris állomások előre gyártott egységekből állnak, amelyeket könnyen és gyorsan lehet telepíteni. Ezek az állomások lehetnek on-site vagy off-site hidrogén változatok, az előre gyártott modulok használata csökkenti a telepítési időt és költségeket, a helyszínen minimális szerelési munkával telepíthetnek. Az előre gyártott modulok lehetővé teszik a gyors és könnyű karbantartást is, csökkentve a kút leállási idejét és költségveszteségeit.

Folytatjuk!

Forrás: h2me.eu, news.uga.edu, h2iq.org, energynews.biz, sandia.gov