Hidrogénnel hajtva

A nemzetközi közösség azt a célt tűzte ki maga elé, hogy a globális felmelegedést az iparosodás előtti szint feletti 2 Celsius fokos emelkedés alatt kívánja tartani. Talán nem hangzik nagyon ambiciózusan, de óriási erőfeszítést igényel ez az országok részéről szerte a világban. A globális szén-dioxid (CO₂) kibocsátás kulcsfontosságú szerepet játszik, ezért jelentős mértékben csökkenteni kell. A szállítmányozás a globális CO₂ kibocsátás 20 %-áért felelős. „Sokkal több zéró emissziójú járművet kell forgalomba állítani, ha el akarjuk érni a 2°C fokos célt,” - magyarázza Sebastian Fritz, a Linde, Hidrogén Solutions projekt fejlesztéséért és marketingjéért felelős igazgatója. A jövőben, a szállítmányozás CO₂ kibocsátásnak 40 %-kal kell csökkennie, habár a személy- és áruszállítás erőteljesen növekedik. A számok, a 19 vállalatot, köztük a Lindét is magába foglaló Hidrogén Tanács által készített legutolsó tanulmányból származnak, amely szervezet elkötelezett a globális hidrogéngazdaság népszerűsítésében. Ezt a célt nem lehet elérni a hagyományos belső égésű motorokkal.

„Az egyetlen dolog, amit a hidrogén hajtású tüzelőanyagcellákkal felszerelt járművek kibocsátanak, a vízgőz” - mondja a Linde szakértője, Fritz. Ez teszi a hidrogént (H₂) környezetbarát megoldássá, ideális az alacsony szén-dioxid kibocsátású mobilitásra történő átállás támogatásában. A Linde az összes olyan technológiával rendelkezik, amely a hidrogén előállításához, a töltőállomásokra történő hatékony szállításhoz és az tüzelőanyagcellás járművek töltéséhez szükséges. A vállalat a világ legnagyobb H₂ termelőüzem gyártója és a hidrogén üzemanyagtöltő állomások vezető szállítója. „A Linde Engineering tevékenysége kiterjed a gázkezelés teljes területére. A Linde Gas pedig rendelkezik a teljes kapcsolódó technológiai portfólióval, amely egy működőképes hidrogéngazdaság megvalósításához szükséges.” - teszi hozzá Anton Jell, a Linde Engineering Hidrogén és szintézisgáz üzemek üzletfejlesztéséért felelős alelnöke.

Cseppfolyós hidrogént szállító tartálykocsi

A hidrogén esetében, a hűtési és a sűrítési eljárások alapvető szerepet játszanak annak szállítása, tárolása és töltése során. Ez azért van, mert a hidrogén kis energiasűrűségű normál nyomás és hőmérsékleti feltételek mellett. 3000 liter gázállapotú hidrogén például egy liter benzinnel azonos mennyiségű energiával bír. „A hidrogént tehát erőteljesen össze kell nyomni ahhoz, hogy annak energiasűrűségét növeljük és lehetővé tegyük hatékony tárolását és szállítását” - magyarázza Jell. Ez azt jelenti, hogy a gázállapotú hidrogént komprimálni/sűríteni kell, hogy CGH₂-t (Compressed Gaseous Hydrogen -> sűrített gáznemű hidrogént) állítsunk elő vagy kriogén úton cseppfolyósítani kell, hogy LH₂-t (Liquied Hydrogen -> cseppfolyós hidrogént) állítsunk elő. A Linde nagy-teljesítményű technológiákat kínál, e két állapotba történő átalakításhoz. „Számos tényező van, amely meghatározza, hogy sűríteni vagy cseppfolyósítani érdemes-e a hidrogént, beleértve a szállítandó hidrogén mennyiségét és a szállítási távolságot is” - magyarázza a Linde szakértője.

Nyomás alatti tárolótartályok

A cseppfolyósított hidrogén energiasűrűsége igen nagy. Ez az előnyös megoldás azt jelenti, hogy több hidrogén szállítható kamionnal az üzemanyagtöltő állomásokra. Öt tonnányi LH₂ tölthető a Linde speciálisan kialakított szállítótartályaiba. „Azonban, a hidrogén cseppfolyósítása rengeteg energiát igényel” - mondja Jell. „A gázt először -253 °C fokra kell hűteni.” A töltőállomásokat szintén fel kell szerelni speciális, szigetelt LH₂ kriogén tárolókkal, hogy biztosítani tudják, hogy a tárolás során a lehető legkevesebb hidrogén párologjon el. Mindazonáltal, az LH₂ szállítása és tankolása valójában igen költséghatékony, és a cseppfolyós ellátási rendszer előnyei a kutakon jelentkező H₂ kereslettel együtt nőnek.

„Sűrített gáznemű hidrogén szintén szállítható a töltőállomásokra” - folytatja Fritz. Ebben az esetben, a hidrogént különböző nyomásszinteken szállítják. Például, körülbelül egy tonna hidrogén szállítható 500 bar nyomáson. A jelentős nyomásnak való ellenállás érdekében, a H₂ tárolóeszközök nagy szilárdságú műanyag és szénszálas anyagból készülnek.

CcH₂ pótkocsi a Linde Hidrogén Központjában Unterschleissheim-ben

A töltőállomásokon a H₂-t 45 bar-os gáztároló tartályokban, 200 bar-os csövekben, melyek akár föld alatt is elhelyezhetők, vagy cseppfolyós tárolótartályokban tárolják. A hidrogént a tárolást követően adott nyomásra kell sűríteni, hogy az adagolószivattyúkon keresztül az üzemanyagcellás járművekbe lehessen tölteni, sűrített gázként. Ilyen formán, a kompresszor egység az egyik fő berendezését képezi a H₂ üzemanyagtöltő állomásnak. „A kompresszor a gázt a kívánt nyomásra sűríti, amely lehet 350 vagy 700 bar, attól függően, hogy milyen gépjárműről van szó.” - teszi hozzá Fritz. „A Linde két, nagyteljesítményű, innovatív technológiát kínál az üzemanyag utántöltéshez: a kriogén szivattyút a cseppfolyós hidrogénhez és az Ionic kompresszort a sűrített hidrogénhez.” Mindkét technológia esetében a töltési idő 3 percnél rövidebb. Mindössze ennyi ideig tart nagy nyomású H₂-nel teljesen feltölteni egy autót. A feltöltést követően, a következő tankolásig megtehető hatótáv kicsivel 600 kilométer alatt van. „A hidrogénes autóknak a hatótávja hasonló a belső égésű motorokkal szerelt változatokéhoz” - fűzi hozzá Jell. A mai napig, a Linde több, mint egymillió H₂ tankolást jegyez. „Ezek világszerte több mint száz, a mi technológiánkkal felszerelt töltőállomáson történtek” - pontosít Fritz.

Egyre több és több autógyártónak van hidrogén üzemű járműve, vagy kezdte meg annak kis-szériás gyártását. 2016-ban, a Linde leányvállalata a Linde Hydrogen Concept elindította München-ben a világ első kizárólag hidrogénüzemű tüzelőanyagcellás járművekből álló autómegosztó szolgáltatását a BeeZero-t. Ez az tüzelőanyagcellás autókból álló flotta, közel két éve van szolgálatban, és a Linde Csoport számára értékes információkat szolgáltat, amelyek segítik továbbfejleszteni a hidrogén technológiákat és bővíteni a H₂ infrastruktúrát.

Hidrogén üzemanyag-töltőállomás OMV, Bécs, Ausztria

A hidrogén a vasúti szállításra is hatással van. 2021-től tizennégy üzemanyagcellás vonat váltja le a németországi Alsó-Szászországban közlekedő dízel mozdonyokat. Ezeket a Coradia iLint vonatokat, a vasúti járműveket gyártó Alstom fogja gyártani. A vonatok megközelítőleg egyetlen tankolással 1000 kilométert tudnak megtenni 140 km/h-s maximális sebességgel. „A hidrogén ellátással a Lindét bízták meg" - lelkesedik Jell a Linde szakértője. A projekt részeként, a vállalat fogja felépíteni és üzemeltetni a világ első vonatok számára gyártott hidrogén utántöltő rendszerét. Ez a klímabarát üzemanyag egyéb területeken is érdeklődést vált ki. „Több olyan megkeresést is kaptunk, hogy vajon a H₂ használható-e teherautók, hajók és még repülőgépek üzemanyagaként is” - magyarázza Fritz.

A hidrogén kulcsfontosságú szerepet játszhat a világ 2°C fokos éghajlatváltozás hatásának mérséklését jelentő célkitűzésben. Ezt a Hidrogén Tanács legutóbbi esettanulmányának egy másik ténye is alátámasztja, miszerint hagyományosan földgázból előállított hidrogénnel hajtott járművek is már 30 százalékkal kevesebb CO₂-t bocsátanak ki, mint a dízelmotorral szerelt járművek. „Ennél is jobb megoldás lehet, ha a felhasznált hidrogént, megújuló energiaforrással állítják elő, szél-, víz- és napenergia segítségével.” - összegzi Jell. A Linde mérnökei és gázipari szakemberei szorosan együttműködnek, hogy a fenntartható hidrogéntermeléshez megfelelő technológiákat és koncepciókat dolgozzanak ki. Végső soron minden egyes szén-dioxid megtakarítást eredményező közlekedési mód - legyen az szárazföldi, vízi vagy légi - és minden megtett kilométer közelebb visz minket a 2°C fokos éghajlatváltozás hatásának mérséklését jelentő célkitűzésünkhöz.