Dr. Cristian Călin mérnök, a 20HyGrid projekt koordinátora:

A hidrogén tiszta gáz, biztonságos a használata, és hatalmas potenciállal rendelkezik az ipar, a közlekedés és az otthonok zöldenergia-ellátásában

A Delgaz Grid, az E.ON csoport romániai elosztóvállalata hazánkban először vállalta el az első olyan projektet, amelynek célja a földgáz (80%) és hidrogén (20%) keverékén alapuló fenntartható lakásfűtés tesztelése. A 20HyGrid elnevezésű projekt 2022 novemberétől 2024 októberéig tart, és célja annak bizonyítása, hogy műszakilag lehetséges és biztonságos a hidrogén 20 térfogatszázalékos hozzáadása a meglévő romániai elosztóhálózatokhoz és földgázfelhasználó létesítményekhez. A fogyasztók felhasználási létesítményei és az elosztórendszer elemei nem módosulnak a folyamat során. A projekt eredményei a legjobb gyakorlati modellként szolgálnak majd a jövőbeli projektekhez és a hidrogén különböző területeken történő felhasználásához, beleértve a fűtést, a háztartásban szükséges meleg vizet.

1. Az utóbbi időben egyre többet hallunk a hidrogénről az energetikai vitákban és nem csak. Mi az a hidrogén, és mi köze van az energiához?

– A hidrogén a leggyakoribb elem a világegyetemben; a csillagok például nagyrészt hidrogénből állnak, tehát nem új keletű, és semmiképpen sem „találmány”. A hidrogén biztonságos és tiszta gáz, amelynek nincs szaga és színe. Már a 18. században felfedezték. A hidrogénnek és az energiának hosszú közös története van. Talán kevesen tudják, hogy az első belső égésű motor nem benzinnel, hanem hidrogén és oxigén keverékével működött több mint 200 évvel ezelőtt. Romániában már több mint 100 éve használjuk a hidrogént a vegyiparban, tehát ismert gázról van szó, és tudjuk, hogyan kell kezelni és felhasználni. 

A természetben a hidrogén általában nem önmagában, szabadon, hidrogénmolekulaként, hanem más elemekkel kombinálva fordul elő. Nemrégiben azonban az FDE (La Française d’Energie) francia kutatói hatalmas natív vagy fehér hidrogénlelőhelyet fedeztek fel Lotaringiában. Mindenhol megtaláljuk a környezetünkben, metángázban, szénnel, vízben oxigénnel, kénvegyületekben, hogy csak néhány példát említsünk. Mi köze van ennek az energiához? Nos, van! Hatalmas mennyiségben tudjuk kivonni a vízből, elválasztva az oxigéntől, és ehhez megújuló forrásokból származó villamos energiát – zöldáramot – használhatunk. Tehát van egy gázunk (tiszta és zöld-), amelyet akkor és ott tudunk tárolni, oda szállítani, ahol és amikor szükség van rá. És ami a legfontosabb, amikor elégetjük, nem bocsát ki szén-dioxidot és szinte semmilyen más légszennyező anyagot, csak vizet. A hidrogén óriási potenciállal rendelkezik, hogy zöldenergiát biztosítson az otthoni fűtéshez, az iparnak és a közlekedéshez.

Azzal, hogy első lépésben hidrogént keverünk a földgázhoz, „zöldebbé” tesszük a földgázt, gyorsabban teremtjük meg a hidrogénpiacot, és hozzájárulunk a termeléséhez szükséges megújuló energiaforrások fejlesztéséhez.

2. Miért használjunk hidrogént fűtésre?

– A földgáz fosszilis tüzelőanyag, amelynek elégetésekor üvegházhatású gázok keletkeznek. 2020-ban Európában a háztartások teljes energiafogyasztásának négyötödét (78%-át) a helyiségek fűtése és a víz melegítése tette ki. Ez azt jelenti, hogy a kibocsátások jelentős része abból származik, hogy otthonaink fűtése nagyrészt fosszilis tüzelőanyagokon alapul, Romániában például mintegy 3 millió otthont fűtenek gáztüzelésű erőművekkel. Ahhoz, hogy 2050-re nullára csökkentsük a kibocsátást, más, alacsonyabb vagy nulla kibocsátású tüzelőanyag-forrásokat kell találnunk.

Egy példa: Hollandiában már 100%-ban hidrogénnel fűtött otthonok vannak, amelyek az országban elsőként a földgázt helyettesítik egy meglévő vezetékben. A helyi gáz- és áramszolgáltató ötéves projektje (2018–2023) egy rotterdami lakótömb lakásait érinti, és azt mutatja be, hogy a szén-dioxid-mentes hidrogén segíthet a fűtés szén-dioxid-mentesítésében.

A hidrogén ezért fontos alternatíva, amely közelebb és gyorsabban vihet bennünket az éghajlati célok eléréséhez és világunk megőrzéséhez.

Ehhez elengedhetetlenül fontos hazánk mintegy 70.000 kilométeres földgáz-infrastruktúrája. Ez az infrastruktúra (amely bizonyos műszaki feltételek mellett 100%-ban hidrogénre kész hálózattá alakítható) képes a legnagyobb mennyiségű hidrogént szállítani a legalacsonyabb költséggel más szállítási megoldásokhoz a vegyi anyagokat felhasználó közúti, vízi szállításhoz képest. Ennek eredményeképpen megvalósítható megoldást jelent a gazdasági ágazatok hosszú távú szén-dioxid-mentesítésére.

A fenntartható fűtési rendszerekre való átállás azonban hosszú távú folyamat lesz, és a hidrogénerőművek a hőszivattyúkkal és alternatív fűtési rendszerekkel – geotermikus forrásokból származó víz stb. – együtt jelenleg az otthonok fenntartható fűtésének legígéretesebb megoldásai közé tartoznak. Középtávon, sőt hosszú távon sem lehetséges az otthonok fűtése kizárólag hőszivattyúkkal, főként azért, mert Románia villamosenergia-hálózatát nem úgy tervezték, hogy több millió otthon fűtését megbírja, valamint a magas költségek miatt.

A hidrogéngáz nagy mennyiségben előállítható a víz elektrolízisével, amelyet megújuló szél-, nap-, víz- stb. energiával táplálnak, majd felhasználásra készen tárolnak. Innen a szállító- és elosztóvezetékeken keresztül hatékonyan szállítható a földgáz- és hidrogénkeverő állomásokra, majd a távfűtést biztosító lakónegyedi vagy területi hőközpontok, házak/lakások stb., a fogyasztók otthonainak fűtésére. Az átállás nem bonyolult, mivel a műszaki feltételektől és az átállási feltételek teljesítésétől függően a meglévő földgáz-infrastruktúra felhasználható. 

Másrészt a hidrogén megoldást jelenthet a megújuló energiaforrások hatalmas mennyiségének felszabadítására. Különösen napos és szeles napokon sok szél- és naperőműnek kell visszafognia, sőt néha fel is függesztenie a termelést, hogy az elektromos hálózat ne legyen túlterhelt. A hidrogéntermelés lehetővé tenné, hogy ezek a termelő létesítmények tovább működjenek, a termelt zöldenergiát átalakítsák, és ipari folyamatokra, fűtésre használják. Így ahelyett, hogy a nemzeti energiarendszer által fel nem vehető, megújuló energiaforrásokból előállított többletáram elveszne, az zöldhidrogénné alakítható. Ez lehetővé tenné Románia számára, hogy jobban kihasználja megújuló erőforrásait, és egyben fenntartható energiaellátást is biztosítson.

3. Veszélyes-e a hidrogén?

– Minden üzemanyagtípus bizonyos fokú kockázatot hordoz magában, ha nem megfelelően kezelik, és nem tartják be a használatára vonatkozó szabályokat. Még az autó benzinnel való tankolása is kockázatot jelent, ha nem tartunk be bizonyos szabályokat. 

A zöldhidrogén számos helyzetben ugyanolyan biztonságosnak bizonyult, mint más üzemanyagok, például a földgáz, a benzin és a gázolaj.

Például sokkal könnyebb, mint más üzemanyagok, ami nagymértékben csökkenti a meggyulladás kockázatát a talajszinten. 14-szer könnyebb a levegőnél és 57-szer könnyebb a benzingőznél. Ez azt jelenti, hogy felszabadulásakor a hidrogén felemelkedik és gyorsan szétoszlik.

A hidrogén kevesebb sugárzó hőt bocsát ki, mint a hagyományos benzin, ami azt jelenti, hogy a hidrogénláng körül a levegő nem olyan forró, mint a benzinláng körül. A másodlagos hidrogéntüzek kockázata ezért kisebb.

A hidrogén még a metángázzal összehasonlítva sem jár alapvetően eltérő kockázatokkal. 

Németországban például az 1960-as években az emberek minden gond nélkül fűtöttek a több mint 55%-ban hidrogént tartalmazó kokszológázzal vagy városi gázzal (amelyet szén elgázosításából nyertek), a ma használ-taknál sokkal rosszabb anyagból készült csövekkel. Sőt, ma, 60 évvel később is meg tudjuk ezt tenni, amikor már jobb anyagokkal és technológiával rendelkezünk.

A hidrogén biztonságos kezelésére szolgáló technológiák már régóta a legkorszerűbb ipari alkalmazások közé tartoznak. Ma azonban a közúti, vasúti és vízi szállítás, a csővezetékes szállítás, a nyomás alatt álló vagy cseppfolyósítottgáz-raktárakban történő ideiglenes tárolás esetében a hidrogén biztonságos kezelése már nem okoz különösebb problémát.

4. Drágább a hidrogén, mint a földgáz? Le kell-e cserélni a készülékeket?

– A megújuló energia felhasználásával előállított zöldhidrogén jelenleg drágább, mivel  még mindig elég sokba kerül, és nem stabil villamos energiával állítják elő. A zöldhidrogén már most is egyre versenyképesebbé válik a piacon, és ahogy egyre több megújuló energiát állítanak elő, úgy lesznek meg a feltételek ahhoz, hogy ára a földgázéhoz hasonló szintre csökkenjen.

Az optimista előrejelzések szerint a hidrogénfűtésre való átállás a következő 10 évben kezdődik meg. Így a fogyasztók számára a költségek egyhamar nem jelentenek majd problémát.

A jó hír az, hogy középtávon, amíg a földgázzal kevert hidrogén 30%-os arányát nem lépjük túl, nem kell lecserélni a berendezéseket és a háztartási készülékeket. Az európai tanulmányok és kísérleti projektek eredményei szerint 20-30% hidrogénszintnél a fogyasztókat semmilyen módon nem érinti a gáz összetételének megváltozása.

A romániai sajátosságokat is figyelembe véve ez a célunk, hogy megmutassuk, megvalósítható és biztonságos a hidrogén és a földgáz keverékének szállítása a jelenlegi hálózatokon, és a jelenleg használt készülékekben történő felhasználása otthonainkban.

5. Végeztek-e más országokban ilyen vizsgálatokat gáz-hidrogén keverékekkel? Megvan-e a megfelelő szakértelem a Delgaz Gridnél? Pontosan mit fognak csinálni otthon az ügyfeleknél?

– Ha csak Európára gondolunk, számos ilyen projektet végeztek már Németországban, Hollandiában, Angliában, Franciaországban stb. A Delgaz Grid műszaki projektcsoportja számos olyan projektet elemzett, amelyet Németországban végeztek 10%, 20% és 30% hidrogénnel kevert földgázzal. Minden eredmény a várakozásoknak megfelelően alakult. 

Az E.ON németországi leányvállalata, az Avacon például 2021 decemberében kezdte meg a hidrogén 20%-os hozzáadását egy szász-anhalti alhálózathoz. Az Avacon és a Német Gáz- és Vízügyi Műszaki és Tudományos Egyesület (DVGW) közös projektjének célja annak bizonyítása, hogy műszakilag lehetséges a DVGW műszaki szabályzata által korábban előírtnál lényegesen nagyobb arányban hidrogént betáplálni egy meglévő gázhálózatba. Ehhez az eljáráshoz nem kell módosítani a készülékeket és rendszereket. A projekt eredményei modellként szolgálnak a hidrogén gázelosztó hálózatokban történő jövőbeli felhasználásához.

Németország még a hidrogén földgázban való 20%-os felhasználásának lehetőségét is bevezette a jogszabályaiba, a 30%-ig terjedő arány esetében pedig a jogszabály módosítása folyamatban van, mivel nem szükséges a hálózat vagy a fogyasztói készülékek módosítása, és nem merülnek fel különbségek a használat biztonságában.

Szakembereink, akik a teszteket az ügyfél otthonában végzik el, a teszteléshez szükséges tapasztalatokat és készségeket a németországi képzés során szerezték, ahol a DVGW/EBI (Der Deutsche Verein des Gas und Wasserfaches/EBI Engler Bunte Institute) vállalatnál többféle égési rendszeren tesztelték a különböző hidrogén-földgáz keverékeket: központi fűtésen, konvektorokon, kályhákon, fűtő- és főzőlapok égőin. 

Például egy 45 éves romániai csempekályha égőjét tesztelték, és az tökéletesen működött földgáz és hidrogén keverékével, még 40%-os hidrogénelegy esetében is, ami jóval meghaladja a vállalat romániai projektjének (20HyGrid) célkitűzéseit, azaz a földgáz és 20%-os hidrogénmennyiség keverékének használatát. Tehát pontosan tudjuk, hogy mit csinálunk, és egy jól ismert úton haladunk.

A mi területünkön mindig a biztonság az első. Ezért az első szakaszban ellenőrzött környezetben végeztünk teszteket a szászmedgyesi szakmai oktatóközpontunkban, egy mini-elosztóhálózaton, amelyhez többféle fogyasztói készüléket csatlakoztattunk és teszteltünk, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy minden biztonságosan működik.

Ezeket a teszteket 2023. július 6-án végeztük el először egy Marosvásárhely melletti lakóházban, a Delgaz Grid egyik vezérigazgató-helyettesének otthonában. A központi fűtést és a főzőkályhát teszteltük. Mindegyik nagyon jól működött a 20%-os hidrogénkeverékkel.

Az ügyfelek otthonaiban való teszteléskor, amit júliusban kezdtünk el a Nagyszeben megyei Darlacon, pontosan megismételtük azt, amit Szászmedgyesen tettünk, minden egyes háznál. Először is szigorúan ellenőrizzük/felülvizsgáljuk a teljes gázszerelést, beleértve a készülékeket is, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy zár-e, nincs-e szivárgás, és hogy megfelelően működik-e, és minden apró szabálytalanságot orvosolunk, ha van ilyen. Más szóval, megbizonyosodunk arról, hogy a berendezés 100%-ban tömít.

Ezt követően kikapcsoljuk a földgázellátást, egy kész földgáz-hidrogén palackot (80/20) csatlakoztatunk az ügyfél berendezéséhez, és ezt a keveréket a berendezésen és a készülékeken keresztül szállítjuk. Ellenőrizzük az üzemi paramétereket, mérjük az égési gázokat a következő sorrendben: tesztek földgázzal, tesztek földgáz-hidrogén keverékkel, ismét tesztek földgázzal, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a földgázra való visszatéréskor minden rendben működik, és a hidrogénkeverék nem befolyásolta a készülékek megfelelő működését. A tesztek néhány órán át tartanak, és befejezésük után visszatérünk a hálózatról történő földgázellátáshoz. 

Darlacon a teszteket már elvégeztettük ügyfeleinkkel, 50-en már saját szemükkel látták, hogy a háztartási készülékeik, a központi fűtés, a kályhák (régiek vagy újabbak) gond nélkül működnek, ha hidrogént (20%) juttatunk a berendezésekbe. A helyi hatóságok és az emberek nagyon nyitottak voltak, támogattak minket a projektben, és ugyanezt várom a Maros megyei Gernyeszegen is. Darlac, ahol polietilén hálózatunk van, és Gernyeszeg, ahol a hálózat acélból készült, úgy fog bevonulni az energiatörténelembe, mint az első romániai helyek, ahol kipróbálták a földgázzal kevert hidrogén használatát.

A projekt utolsó szakaszában a keveréket az utcai hálózaton (csövek és csatlakozások), majd a berendezéseken és készülékeken is bevezetjük, hogy elemezzük, befolyásolja-e az égést a készülékekben az esetleges szennyeződések (por, rozsda) vagy a csövekből származó nedvesség bejutása.

Ezután ismét ellenőrizzük a gázberendezést, beleértve a készülékeket is, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy minden tökéletesen működik. A Delgaz Grid viseli a vizsgálatok elvégzéséhez szükséges közművek, földgáz, víz, áram költségeit.

A végén a projektünk eredményeit az illetékes romániai intézmények és más érdekelt felek rendelkezésére bocsátjuk, és hozzájárulunk a nagyüzemi hidrogénfelhasználásra vonatkozó műszaki előírások kidolgozásához.

A Delgaz Gridről

A Delgaz Grid, a német E.ON csoport elosztóvállalata 25.000 km hosszúságú földgázhálózatot működtet 20 észak- és nyugat-romániai megyében (Kolozs, Beszterce-Naszód, Máramaros, Szatmár, Szilágy, Temes, Arad, Bihar, Krassó-Szörény, Hunyad, Maros, Szeben, Fehér, Hargita, Iaşi, Botoşani, Vaslui, Suceava, Neamţ és Bákó), valamint egy több mint 81.000 km hosszú elektromos hálózatot hat moldovai megyében: Bákó, Botoşani, Iaşi, Neamţ, Suceava és Vaslui. A helyi piacra való 2005-ös belépése óta az E.ON 2,1 milliárd eurót főként a gáz- és villamosenergia-hálózat korszerűsítésére fordított, és 3 milliárd eurót fizetett be adók és illetékek formájában az államnak.

(x)