A HIDROGÉNGAZDASÁG HELYZETE ÉS LEHETŐSÉGEI Energiapolitikai Hétfő Esték 2007. március 12. Balogh Ernő:

Az előadások a következő témára: "A HIDROGÉNGAZDASÁG HELYZETE ÉS LEHETŐSÉGEI Energiapolitikai Hétfő Esték 2007. március 12. Balogh Ernő:"— Előadás másolata:

1 A HIDROGÉNGAZDASÁG HELYZETE ÉS LEHETŐSÉGEI Energiapolitikai Hétfő Esték 2007. március 12. Balogh Ernő:

2 Új típusú hálózatfüggetlen hidrogénfalu fejlesztése Bükkaranyoson Dr. Nagy József, Sinyei Marianna Miután elolvastuk Henning Boetius Hidrogénforradalom c. könyvét, és bepillantást nyerhettünk a skandináv országok, illetve Kanada, az USA, a franciák, a görögök, a spanyolok, a románok, a bulgárok, a lengyelek hidrogénstratégiájába, megértettük, hogy a Földön elkezdődött a hidrogénforradalom.

3 A 16. Hidrogén Energetikai Világkonferencia tanulságai Oda kell figyelni a hidrogénre, mert minden, ami új, rendkívüli lehetőségeket rejt. Részt kell venni a kérdések felvetésében és megoldásában. Fel kell ismerni, meg kell keresni a világfolyamatokba való aktív bekapcsolódás lehetőségeit. Vannak ilyen területek. Kíváncsian várjuk, hogy Magyarországon – akár kicsiben, akár nagyban – ki lép elsőként a hidrogénenergetika által kínált lehetőségek útjára. Pataki István – MEH elnökhelyettes

4 A 21. század energiája: a hidrogén energiarendszer Prof. Dr. T. Nejat Veziroglu A rendelkezésre álló fosszilis tüzelőanyag-készletek hamarosan kifogynak. A probléma megoldására a jelenlegi tüzelőanyag-rendszert felváltaná a hidrogénenergia-rendszer bevezetése megújuló energiák felhasználásával (pl. napenergia), ami stabil energiarendszer kialakulását eredményezné.

5 A hidrogénről általában A legkisebb atomtömegű elem, színtelen, szagtalan gáz. Két izotópja ismert a deutirium és a tricium. A hidrogén a legkönnyebb elem, nagy a diffuzió képessége és nehezen cseppfolyósítható. Oxigénnel adott összetétel mellett durranó gázt képez. Nagy reakcióképessége miatt a természetben csak más elemekkel kötött állapotban, vegyületként található, de ilyen állapotban a földön óriási mennyiségben fordul elő, pl. a vízben és a szénhidrogénekben.

6 A hidrogén tehát nem energiaforrásnak, hanem energiahordozónak tekinthető, amelyet lehet tárolni és szállítani, de más forrásokból kell előállítani. A tárolási és szállítási lehetősége és felhasználásának igen jó hatásfoka valamint környezetvédelmi előnyei teszik a hidrogént századunk legfontosabb energiahordozójává. 1 kg hidrogén fűtőértéke 34200 kcal (143 MJ). Háromszorosa a benzin és ötszöröse az etanol fűtőértékének.

7 A hidrogén előállítása –vízből elektrolízissel –szénhidrogénekből (főleg földgázból) reformálási technológiákkal –szénből – szénelgázosítási folyamattal –biogázból (metán) ideértve a depógázt is tisztítási eljárásokkal –etanolból – metanolból –mesterséges fotoszintézis útján

8 A hidrogén és az elektromosság egymás kiegészítői, termelésük és felhasználásuk felcserélhető

9 H2 előállítás költsége $/kg jelen jövő Módszer E-1.Központi földgáz-gőzreformáló állomás2,281,82 E-2.Központi szánelgázosító-műben2,191,64 E-3.Nukleáris termikus vízbontással-2,33 E-4.Közepes méretű földgáz-gőzreformáló4,202,97 E-5.Közepes méretű biomassza elgázosító7,193,68 E-6.Közepes méretű elektromos hálózati árammal működtetett vízbontás7,363,91

10 H2 előállítás költsége $/kg jelen jövő E-7.A felhasználás helyén, földgáz gőzös reformálás 3,682,47 E-8.A felhasználás helyén, elektromos hálózatról működtetett vízbontás6,824,13 E-9.A felhasználás helyén szélerőművel termelt árammal – vízbontással10,692,86 E-10.A felhasználás helyén kombináltan szélerőművel és hálózati árammal vízbontással6,813,50 E-11.Helyszíni vízbontás napelemes árammal28,196,18 E-12.Helyszíni vízbontás kombinált napelemes és hálózati árammal 9,714,37

11 A hidrogén hasznosítása 1. A hidrogént – tulajdonságai alapján – a vegyiparban, a gyógyszergyártás területén, a gépiparban már régen alkalmazzák – felhasználják. Az energiaiparban az egyik legismertebb terület a villamos energiát termelő nagygenerátorok hűtésénél történő alkalmazása. Több vegyipari folyamatnál melléktermékként keletkezik, másutt viszont pl. kőolaj-finomítóknál szükséges a folyamatok eredményes véghezviteléhez.

12 A hidrogén hasznosítása 2. Kifejezetten energia (villamos és hőenergia) termelésre történő felhasználása a tüzelőanyag- cellák kifejlesztésével és a kereskedelmi forgalomban történő elterjedésével, valamint a környezetvédelem fontosságának felismerésével vált korunk egyik fő tudományos és gazdasági kérdésévé. Az eddigi kísérletek és egyre szélesebb körű tüzelőanyag-cellás hidrogén felhasználás gyakorlati és ipari mértékű eredményei bebizonyították, hogy ez a leghatékonyabb módszer.

13 A tüzelőanyag-cellákról általában Az alaptechnológiát az 1800-as évek közepén, tehát több mint 160 éve fedezték fel, de gyakorlati felhasználásuk az 1960-as években – az űrtechnológia fejlődésével – kezdődött. Működésük lényegét a vízbontás elektromos árammal történő folyamatának fordítottjaként lehet megérteni. A vízbontásnál hidrogén és oxigén szabadul fel hőtermelés mellett. A tüzelőanyag-cellákban a hidrogén és oxigén elektrolit és katalizátor segítségével történő egyesülése során elektromos áram, hő és víz keletkezik.

14 A tüzelőanyag-cellák főbb típusai A típusokat az alkalmazott elektrolit alapján nevezték meg. 4-5 fő típust érdemes megjegyezni, ezek: típusjel üzemeltetési hőfok C° a.)szilárd oxidosSOFC600-1000 b.)olvadt karbonátosMCFC600-700 c.)foszfor savasPAFC160-220 d.)polimer electrolitosPEMFC 60-90 (proton cserélős) e.)alkálikusAFC 65-250

15 A tüzelőanyag-cellák alkalmazási területei Összefoglalóan ma már azt lehet mondani, hogy minden olyan területen alkalmazzák, ahol elektromos energiára van szükség a mW-tól a MW nagyságrendig. A mobiltelefonoktól a járműhajtáson keresztül, kórházak, pénzintézetek és más fontos középületek szükségáramforrásaként, több MW-os kiegyenlítő csúcserőművi létesítményekig. Az egyes alkalmazási területek speciális igénye szabja meg – főleg az üzemelési hőfok miatt – a választható típust.

16 A tüzelőanyag-cellák árai Az árakat a cella teljesítmény alapján állapítják meg, azaz, $ vagy Euró/kW-ban. Az elmúlt pár év alatt a tüzelőanyag-cellák ára jelentősen csökkent. Nem túlzás azt mondani, hogy 5 év alatt egy nagyságrenddel. A nanotechnológia elterjedésével és más fejlesztések, gyártás korszerűsítések révén további árcsökkenés várható. Jellemzésként a Ballard és a Nedstack cégek árelőrejelzését mutatom be.

17 Ballard PEM típusú tüzelőanyag-cellák árcsökkenése A Ballard cégtől kapott legutóbbi anyag alapján a következőket lehet megállapítani. 1999-től 2003-ig a tüzelőanyag-cellák árát 80 %- kal csökkentette a cég, miközben az élettartamot 10-szeresére növelte. 2004-ben a nagyvolumenű termelés eredményeként 103 $/kW árat ért el. Az Amerikai Energiaügyi Minisztérim (DoE) 2010-re olyan célt tűzött ki, hogy a tüzelőanyag- cellák költsége 30 $/kW értékűre csökkenjen.

18 NedStack PEM FC stack price development Rapid price reduction of PEM fuel cell stacks Annual reduction with more than 50%!!!! Yearaverage sales prices 2000Euro 45.000/kW 2002Euro 10.000/kW 2004Euro 2.000/kW 2005Euro 1.000/kW 2006Euro 500/kW 2007Euro 250/kW 2008Euro 125/kW 2010Euro 45/kW Nedstack fuel cell technology BV

19 A tüzelőanyag cellák várható elterjedése Az előző pontban bemutatott árcsökkenési tendencia folytatódik: A környezetvédelmi előírások szigorodnak A megújuló energiaforrások használata terjedni fog A biztonságos biztonsági villamosenergia ellátás jelentősége erősödik Az elosztó hálózattól távoleső területek is egyre jobban igénylik a villamosenergia meglétének kényelmét A villamosenergia ellátó hálózat renszerszabályozási lehetőségei miatt nem engedélyezett szélerőmű beruházók is rákényszerülnek a saját termelési tárolási kérdéseinek megoldására. Stb…

20 Összegzés Célszerű beszerezni a 2005-ben a Penwell kiadó gondozásában megjelent Hydrogen and fuel cells c. angol nyelvű könyvet, mert ez a könyv nagyon sok használható információt és adatot tartalmaz. Ismereteim szerint 18 magyar cég már úgy hirdeti magát, hogy vállalják a tüzelőanyag cellás beruházások megvalósítását, illetve az abban történő közreműködést, esetenként finanszírozási megoldások ajánlásával. Utoljára hagytam, de nagyon lényeges a MET által szervezett első Budapesti Nemzetközi Hidrogén Energetikai Fórum, ahol igen neves külföldi és hazai előadók tartanak a témáról előadásokat 2006. október 9- 10-én Budapesten.

21 KOREA HIDROGÉN ÉS TÜZELŐANYAG-CELLA PRGRAM

22 4 ütemben határozták meg az ország programját: 1.A fejlesztés 2.A piac megteremtése 3.A piac kiterjesztése – bővítése 4.A hidrogéngazdaság megteremtése

23 1.ütem 2010-ig tart Kutatás-fejlesztés, hidrogén és tüzelőanyag-cellák bevezetése, elterjesztése, kormánygaranciás támogatással. Konkrétan: – 50 hidrogén töltőállomás létrehozása – 3200 tüzelőanyag-cellás személyautó – 200 tüzelőanyag-cellás autóbusz – 300 tüzelőanyag-cellás ipari erőmű létrehozása

24 2. ütem 2020-ig tart Új iparág megteremtése a hidrogén és tüzelőanyag-cellák kereskedelmi forgalmba kerüléséhez – A teljes energiamixben a hidrogénhasználat 2,4%-ot ér el – A gépjárművek 5%-a tüzelőanyag-cellás hajtású lesz – A teljes villamosenergia-termelés 3%-a tüzelőanyag-cellákkal történik

25 3. ütem 2030-ig tart A hidrogén és a tüzelőanyag-cellás energiatermelés, szállítás és a hordozható készülékek széleskörű elterjesztése – A teljes energiamixben a hidrogénhasználat 8%-os lesz – A gépjárművek 15%-ában tüzelőanyag-cellás hajtást alkalmaznak – A teljes villamosenergia-termelésben a tüzelőanyag-cellák használata 10%-os lesz

26 4. ütem 2040-ig tart Kialakul a hidrogéngazdaság. A hidrogén-előállítás és használat 8%-os lesz. – A teljes energiamixben 15%-os lesz a hidrogénhasználat – A gépjármű-iparban 50%-os lesz a tüzelőanyag-cellák részaránya – A villamosenergia-termelésben 15% lesz a részarány

27 KÍNA HIDROGÉNPROGRAMJA A 10. Ötéves Tervben 380 millió RMB-t fordítanak ilyen irányú fejlesztésekre Az Államtanács ez év februárjában új irányelveket fogadott el a tudomány és technológiai fejlesztésekre Az irányelvek 27 határterületi technológiában a 10-es számú a tüzelőanyag-cellákkal foglalkozik A 16-os terület a tüzelőanyag-cellás erőműveket is tartalmazza A Pekingi Olimpián már tüzelőanyag-cellás autóbuszok közlekednek, de 2020-ra már 20 000 db tüzelőanyag-cellás autóbusz fog közlekedni Kína nagyvárosaiban.