Hidrogénstratégia – hidrogéngazdaság

Németország előre menekül az Energiewende alagútjában

A német klímavédelmi programban a „hidrogén” 47 helyen szerepel. Ilyen karriert egy kémiai elem még nem futott be, állítja Uwe Lauber, a MAN Energy Solutions igazgatóságának elnöke.[1] A gazdasági minisztérium hamarjában nekiállt a hidrogénstratégia kidolgozásának, amely szerint Németország vezető és példamutató hidrogéngazdasággal rendelkező országgá kíván válni.

Hát miről is van szó? Nyilvánvalóvá vált, hogy az energiaellátás dekarbonizálása (a hagyományos erőművek leállítása) esetén a megújuló energiaforrásokra épülő energiaellátás csak jelentős átmeneti energiatárolással oldható meg. A technika mai szintjén, a szükségessé váló hatalmas energia tárolására alapvetően csak a Power to Gas technológia jöhet szóba.  Ez esetben a megújuló erőművekben termelt villamos energiával vízbontó állomásokban hidrogént fejlesztenek, és azt vagy közvetlenül tárolják, vagy kémiai eljárásokkal, pl. metánná, esetleg további mesterséges szénhidrogénekké alakítják (ezért olvashatunk „Power to X” megnevezésről is). Tehát a tárolás ezen mesterséges energiahordozók formájában történik. Villamosenergia-igények kielégítése esetén a tárolt hidrogén (metán) az újonnan építendő gázerőművek tüzelőanyagát képezi. A hidrogén közvetlenül pl. belsőégésű motorok üzemeltetésére is felhasználható, de további mesterséges hajtóanyagok is előállíthatok. (A hatásfokokról jobb, ha nem beszélünk). Tehát elvileg valóban kialakítható lenne egy új hidrogéngazdaság, amely akár összevethető is lenne a megújuló erőművek fejlesztésének, gyártásának, szerelésének, üzemeltetésének és exportjának, a napjainkra megvalósult gazdasági ágazatával. Feltételes módot azért használtunk, mert az elképzelt hidrogénstratégia nem valósítható meg. Újabb illúzió.

E bevezetés után térjünk vissza Uwe Lauber cikkéhez. Ő nem tekinti technológiailag és pénzügyileg megvalósíthatatlannak a hidrogénstratégiát, csak a jelenlegi feltételek („berlini politika”) mellett tartja lehetetlennek. Ezért felsorolja azokat tennivalókat, amelyeket a kormánynak először meg kellene lépnie ahhoz, hogy a stratégia egyáltalán szóba jöhessen. Ezek a tennivalók:

1. A funkcióképes hidrogénpiac kialakításához megfelelő ösztönzőket kell bevezetni. Piac csak akkor alakul ki, ha a produktum gazdaságilag előnyös. A jelenlegi alacsony emissziós árak mellett egy új alternatíva nem valósítható meg. Az európai emisszió-kereskedelem keretében Németország 2021-től 25 €/tonna CO₂-árat kíván bevezetni, ami messze nem elegendő a konvencionális energiatermeléssel szembeni alternatíva kialakításához. (Csak megemlítjük, hogy a zöldek akár 100-130 €/t CO₂-árat is el tudnak képzelni, csakhogy a szénerőművektől minél előbb megszabaduljanak.) E mellett még egyéb feltételeket is meg kell teremteni, ezért a kormánynak először egy ösztönzési programot kell kidolgoznia. Csak azt nem értem, hogy a szerző mit ért gazdaságos és versenyképes alternatívának? Az állami beavatkozást, az állami ösztönzést?
2. Megfelelő mennyiségű, előnyös megújuló áram termelésére van szükség. A programban résztvevőknek tudniuk kell, hogy „a zöld áram a jövő olaja”. A klímasemleges, e-mobilitású és digitalizált gazdaságnak elsődleges feltétele a zöld energia, mint primerenergia kiaknázása, hidrogén és egyéb szintetikus hajtóanyagok előállítására. Az ipari folyamatok dekarbonizálása és a mesterséges energiahordozók kereskedelme csak így lenne megvalósítható. Ezzel szemben Németországban a gazdaság stagnálása figyelhető meg, ami a szélerőművek és a naperőművek létesítési ütemének a megtorpanásában is megfigyelhető. Ennek szemléltetésére közbeiktatjuk az 1. és 2. ábrát, amelyek a szél- és naperőművek létesítésének történetét mutatják be (2000-2019). „Az Energiewende ezzel krízisbe került. A szövetségi kormánynak azt a mottót kellene követnie, hogy nem lehet elég a megújuló energiákból.” –írja Uwe Lauber.

1. ábra. A szárazföldi új szélerőművek teljesítőképességének évenkénti alakulása

2. ábra. Az új naperőművek teljesítőképességének évenkénti alakulása (2000-2019)

A szövetségi kormánynak gondoskodnia kell arról, hogy a villamos energia árában levő terhek jelentősen csökkenjenek. A megújuló áramot jelentős járulékok és adók terhelik a megújuló törvény (EEG) szerint. Jelenleg az elektrolízis állomásokat ugyanolyan végfogyasztóknak tekintik, mint a többi fogyasztót. Ezáltal az elektrolízis, és általában a Power to X technológiák üzemeltetési költségei magasak. Az elektrolízis állomások viszont nem végfogyasztók, csupán közbenső energia átalakítók. A szövetségi kormánynak rendeznie kell ezt az anomáliát. Nem elegendő a hidrogénstratégia meghirdetése, a gazdasági minisztériumnak a feltételek megteremtéséről is gondoskodnia kell. Ha megteremti, akkor, de csak akkor válhat a zöld hidrogén kettős sikertörténetté.

Tipikusan a valóságtól elrugaszkodott elmélkedés. Rég olvastam ennyi zöldséget egy csokorban. A célkitűzést minden áron elérni, akár piacellenes állami beavatkozásokkal, ha másképpen nem megy. Még akkor is, ha a célkitűzés téves és elérhetetlen.

Van a létező A lehetőség, és a piacgazdasági viszonyok között nem versenyképes B lehetőség. Törvénymódosításokkal („demokratikusan”) támogassuk különböző módokon a B lehetőséget, és sújtsuk az A lehetőséget, amíg fel nem dobja a talpát. No, nem mi, hanem a német kormány. Az eredmény: kettős sikertörténet, mert lesz elegendő „előnyös” megújuló villamos energiánk + elegendő csodálatos, mesterséges tüzelő- és hajtóanyagunk, miközben a teljes dekarbonizáció is megvalósul.

Hé, Uwe Lauber Úr! Kiszámolta, vagy esetleg csak megbecsülte, hogy mindez mibe kerül (az állampolgároknak)? Elég lesz Németország kasszája, vagy Németország területe az elméletileg szükségessé váló szél- és naperőművek telepítéséhez, amint e problémát érintettük az előző cikkeinkben? Hogy lehet ekkora légballonokat eregetni? Az még hagyján, hogy ön, dehogy a gazdasági minisztériumuk? Persze nem meglepő, hiszen az Energiewende stratégiáját is ott dolgozták ki. Enyhítő körülmény, hogy időközben volt egy gazdasági miniszterük, aki az Energiewende-vel kapcsolatban egy szakmai rendezvényen azt nyilatkozta, hogy a szomszédjaink bennünket bolondnak tartanak. Hát, igen. Abba viszont igaza van Uwe Lauber úrnak, hogy Németországban nem lehet előállítani az Energiewende végrehajtásához szükséges megújuló villamos energiát.

Árnyalódik a téma, ha elolvassuk az Anja Karliczek szövetségi kutatási miniszter asszonnyal készült SPIEGEL-interjut.[2] Az minden esetre kitűnik, hogy ez a minisztérium már számol is, amit annyiszor hiányoltunk. Itt legalább felmerül az a kérdés, hogy miképpen biztosítható az a hatalmas hidrogén-igény, ami az Energiewende megvalósításához szükséges?

A szövetségi kormány elképzelése, hogy Németország szélerőműveket, vízbontó állomásokat és tengeri víz sótalanitó létesítményeket szállít Afrikába és Ausztráliába, ahol a klimatikus viszonyok kedvezőek a vízbontással való hidrogén előállításához. Így 2050-re a szükséges hidrogén akár 50 %-a import útján szerezhető be. Ahogy Karliczek mondta: „A hidrogén a jövő energiahordozója.”

Ha Európa 2050-ig klímaneutrálissá kíván válni, akkor az acél-, a vegyi- és a cementipar számára is biztosítani kell a hatalmas mennyiségű hidrogént. Pl. a vegyipari szövetség számításai szerint, hogy 2050-ig az üvegházhatású gázok kibocsátását 61 %-al lehessen csökkenteni, évi 224 Terawattóra (TWh) hidrogén alapú megújuló energiára van szükség. Ez megfelel a 2018 évi teljes ökoáramnak, amit Németországban termeltek. Ha a teljes klímaneutralitást kívánnák elérni a 2030-as évek közepéig, akkor 628 TWh hidrogén alapú megújuló energiára lenne szükség. Ez megfelel Németország mai teljes villamosenergia-termelésének.

Hogy Németországban a klímaneutralitást el lehessen érni, az energiaigény 50 %-át importálni kell hidrogén formájában. 25 %-a a hazai szél- és naperőművekből biztosítható. Karliczek szerint „a hidrogén a klímamentés potenciálja”. De hát ez nyílt beismerése annak, hogy az Energiewende eredeti célkitűzései nem teljesíthetők, eredeti programja nem megvalósítható.

A miniszter asszony nyilatkozatában bejelentette, hogy máris tárgyalásokat folytatnak Ausztráliával és afrikai országokkal: ”technológiáért zöldenergiát.” A zöld hidrogén szállítására is van Karliczeknek elképzelése: ammónia formájában hajókon, hiszen az ammónia hidrogénből és nitrogénből áll.

Ausztráliában az angol BSC konszern, a Toyota, a Hyundai és a BNW az ausztráliai CSIRO tudományos szövetséggel már 2018-ban kifejlesztett egy membrántechnológiát a hidrogénnek az ammóniából való elválasztására.

De más alternatíva is felmerül: hidrogén szállítása csővezetéken Oroszországból, földgázbázisra alapozva. A Gazprom és a Wintershall DEA már dolgoznak a metán-pirolizis területén. A szén ekkor szén-dioxid formájában nem a légkörbe kerül, hanem szilárd formában képződik, amely pl. a talaj trágyázására használható. Amennyiben a hidrogén-vezetékek kiépülnének, akkor a földgáz dekarbonizálása a gázmezők közelében lenne megvalósítható. Ekkor a földgázszállítással együtt járó gázszivárgások azon gondja is megszűnne, hogy a szivárgások révén fokozottan üvegházhatású metán jut a környezetbe.

A miniszter asszony tervei szerint a mobilitás területére is jutna hidrogén, elsősorban a személygépkocsik részére. Németország már tíz éve az akkumulátoros technika és az elektromos autók fejlesztésére koncentrál. Szerinte a hidrogéntechnika- és a mesterséges hajtóanyagok fejlesztését is támogatni kell, és majd a verseny eldöntse el, hogy melyik a járhatóbb út. Nézete szerint a zöld hidrogént első lépcsőben elsősorban az iparban kell felhasználni, és ezt követőben a többi területen lépcsősen bevezetni. Az erre vonatkozó Nemzeti hidrogénstratégiát a gazdasági miniszterrel, és a többi miniszterre együtt fogják prezentálni.

Úgy gondolom, hogy valamennyire korrekt és valóban komplex számításokat eddig Németországban sem végeztek. Újra leírom, hogy egy amerikai számítás szerint a teljes dekarbinációhoz a jelenlegi szél+naperőművi kapacitások 90-szeresére lenne szükség. Hogy figyelembe vették-e az energiaátalakítások hatásfokát, az ismertetésből nem derült ki. Ezért nagyon óvatosan kell kezelni a klímavédelem nyomása alatt születő különböző stratégiákat.

Karliczek miniszter asszony interjújából minden esetre kiderül: belátták Németországban, hogy a saját területükön létesített szél- és naperőművekkel nem lehet megoldani a dekarbonizált energiaellátást. Ezt az energetikai szakemberek már régóta állítják. Egyéb gondokkal is számolni kell. A vízbontáshoz viszonylag tiszta vízre van szükség, az afrikai országok viszont vízhiánnyal is küszködnek, különösen a kontinens belsejében. A tengerparttal rendelkező országokban sótalanitással lehet elvileg a szükséges vízmennyiséget biztosítani. Gond Afrikában a politikai instabilitás is. Ezért elsősorban Marokkó és Tunézia jöhet szóba.

Persze azt az iparpolitikai szándékot is fel kell ismernünk, hogy ezekhez a külföldi projektekhez Németország szállítaná a technológiai rendszereket („technológiáért zöldenergiát”). Amint a bevezetőben szerepel: szélerőműveket, elektrolízis állomásokat, tengervíz sótalanítókat, gáztárolókat, gáz- és vízvezeték rendszereket stb., hogy legyen a stagnáló német iparnak exportpiaca. Ez vajon már a túlélésért folyó menekülési útvonal? A csali, hogy e projektek révén a szóban forgó fejlődő országokban a villamosenergia-ellátás is megoldódik. Persze, ha marad a Németországba exportált hidrogénen felül.

Egyelőre a német kormányon belül sincsen teljes egyetértés a hidrogénstratégia kérdésben, a kormányra vár a döntés. A hidrogénstratégia kidolgozása minden esetre annak beismerése, hogy az Energiewende nem folytatható sikeresen, pedig Németország példát akart mutatni a világnak, hogy miképpen hajtható végre a közös klíma- és energiapolitika a klímavédelem érdekében. Most meg ugyanúgy a hidrogéngazdaság vezérhajójává szeretne válni. A gazdasági minisztériumban az energiapolitikáért felelős Thorsten Herdan azt állítja, hogy „a világ a német hidrogénstratégiára vár.” Gerd Müller fejlesztési miniszterrel e témakörben készült riport címe: „Wir schaffen das nicht allein”, azaz ez egyedül nem megy. Szakmai megítélés alapján ez a menekülési útvonal Afrikával együtt sem járható. De talán egy-két évtizedig az embereket újra félre lehet vezetni, ha marad erre az ilyen Németországnak még egy-két évtizede.

A szép új hidrogénvilág. Csak a költségekre ne kérdezzen rá senki.

Józanabb országok már rájöttek, hogy az energiaellátásnak a klímavédelem által kierőszakolt útja nem járható. „Tokió nem kevesebb, mint huszonkét szénerőművi blokkot tervez építeni tizenkét helyszínen a következő öt év alatt.” Az illúziók állapotában ájtatoskodó, a realitásoktól elszakadó klímavédők ettől ki vannak akadva.

2020.02.26.
Dr. Petz Ernő
címzetes egyetemi tanár
[1] Uwe Lauber: Liebe Bundesregierung, so siet eine richtige Wasserstoffstrategie aus!! WirtschafsWocche 7 / 7. 2. 2020.

[2] Wasserstoff is das Öl von Morgen. SPIEGEL, 2020. jan. 24.