A zöld hidrogént használó ipari klaszterek előmozdíthatják a tiszta energiára való átállást Európában és Kínában
A megújuló erőforrásokból előállított hidrogén 2030-ra számos alkalmazásban olcsóbb lesz, mint a fosszilis tüzelőanyagok.
A zöld hidrogén a fosszilis tüzelőanyagok helyettesítésére lesz felhasználható a nehezen abszolválható ágazatokban.
A hidrogénipari klaszterekkel kapcsolatos kínai és európai együttműködés elősegítheti a tiszta energiára való áttérés menetrendjének előrehaladását.
Sokéves kutatás, fejlesztés és érdekérvényesítés után a hidrogéngazdaság kezd formát ölteni. Ezt a lendületet az a várakozás váltotta ki, hogy a megújuló erőforrásokból előállított “zöld” hidrogén 2030-ra számos alkalmazásban olcsóbb lesz, mint a fosszilis tüzelőanyagok. Bár a legtöbb kutatás szerint az energetikai alkalmazásokban a fosszilis molekulák többségét nem zöld molekulákkal, hanem tiszta elektronokkal fogják helyettesíteni, egyre világosabbá válik, hogy a közvetlen villamosítás mindenhol technikailag kivitelezhetetlen és gazdaságilag megterhelő lenne.
A hidrogén elterjesztésére irányuló erőfeszítések élére állva az EU – valamint egyes tagállamok, köztük Németország, Franciaország, Hollandia, Lengyelország, Portugália és Spanyolország – már bemutatták hidrogénstratégiai dokumentumaikat, és továbbiak még kidolgozás alatt állnak. Az EU hidrogénstratégiájának középpontjában az elektrolízisberendezések tömeges elterjesztése, valamint a külföldről származó zöld hidrogén behozatalának szükségessége áll. Ennek érdekében az EU a “hidrogén gerincvezeték” létrehozását fontolgatja, amelynek keretében a jelenlegi gázvezeték-hálózatok 23 000 kilométerét, azaz mintegy 10%-át alakítanák át tiszta hidrogén szállításár
A gerinchálózat 75%-ban átalakított gázvezetékeken, 25%-ban pedig új, kifejezetten erre a célra épített hidrogénvezetékeken alapulna. A jövőbeli hidrogénigényre vonatkozó becslések azonban majdnem nagyságrendekkel eltérhetnek, így a jövőbeli kereslet gondos értékelése nélkül az EU azt kockáztatja, hogy a megfeneklett gázinfrastruktúrát megfeneklett hidrogéneszközökre cseréli.
Kína a világ legnagyobb hidrogéntermelője és -fogyasztója, a központi kormány először az Államtanács 2019. évi munkajelentésében támogatta a hidrogént. Azóta Kína 31 tartományi szintű régiójából legalább 23 már kiadta a hidrogénenergiára és az üzemanyagcellás járművekre vonatkozó fejlesztési terveit, és közülük több mint 10 a 14. ötéves gazdasági és társadalmi fejlődési tervében és a 2035-ig szóló hosszú távú célkitűzésekben is szerepeltette a hidrogénfejlesztést.
A kínai kormányzat különböző szintjei teljes mértékben elfogadják a hidrogénipari klaszterek koncepcióját, és már létre is hozták azokat: Kelet-Kínától (Sanghaj és a szomszédos régiók) Közép-Kínáig (Wuhan és azon túl), Dél-Kínáig (Guangdong és azon túl), valamint a Peking-Tianjin-Hebei régióig. Még tartományi (például Hebei) és alacsonyabb helyi önkormányzati szinten (például Foshan város Guangdongban) is beépítették az ipari klaszterek koncepcióját a hidrogéntervekbe.
A hidrogénipari klaszterek lelkes felkarolását Kínában nagyrészt az ösztönzi, hogy az ország az ipari klaszterek révén jelentősen le tudja csökkenteni a fajlagos gyártási költségeket. Az 1978-ban kezdődő gyors iparosítási folyamatot követően Kína mára egy átfogó, modern ipari rendszert alakított ki, amely 41 nagy ipari kategóriát, 207 közepes és 666 kis ipari kategóriát foglal magában, és ezzel az egyetlen olyan ország a világon, amely az ENSZ ipari osztályozásán alapuló összes ipari kategóriával rendelkezik. A lúgos elektrolízis rendszerek és a széntüzelésű erőművek tőkeköltségeit tekintve a kínai gyártók és vállalkozók jelentős költségelőnyökkel rendelkeznek a nyugati országokban működő társaikkal szemben. Az ipari klaszterek jelentősége a méretgazdaságosság elérésében egyértelmű.
A kínai gyártók és vállalkozók költségelőnyei
Az EU-hoz hasonlóan jelenleg Kínában is a hidrogén iránti érdeklődés hulláma zajlik. Az EU-val ellentétben a hidrogéngazdaság nemzeti koordinációja feltűnően hiányos; Kína még nem adott ki nemzeti hidrogénstratégiát. Kína tehát nagy hasznát vehetné az európai (különösen a német) viták során szerzett tapasztalatoknak. Ideális esetben a hidrogénipari klaszterekkel kapcsolatos, Kína és Európa közötti, kölcsönösen előnyös nemzetközi együttműködés segíthetne a tiszta energiára való átállás menetrendjének előmozdításában.
Az európai hidrogénigény számszerűsítése és az ipari klaszterek feltérképezése
Feltételezve, hogy a földgáz iránti jelenlegi kereslet nagy részét a villamos energia fogja helyettesíteni, az Agora Energiewende, egy berlini székhelyű, az energiaátalakítással foglalkozó agytröszt, valamint partnere, az AFRY Management Consulting vállalta a feladatot, hogy megbecsüli a megkerülhetetlen ipari hidrogénigényt, amely olyan alkalmazásokból ered, ahol a villamos energia belátható időn belül nem jelentene praktikus megoldást. Más szóval, szándékosan feltételeztük, hogy azok az alágazatok, ahol a közvetlen villamosítás megvalósítható, a hatékonyság érdekében ezeket a technológiákat választanák.
Először is kiszámítottuk a hidrogén iránti kereslet alakulását 2050-ig, amikorra a finomítók (jelenleg a legnagyobb hidrogénvásárló) fokozatosan kivonulnak az EU-ból. Az évszázad közepére a három legnagyobb fogyasztó az előrejelzések szerint az acél, az ammónia és a műanyag lesz, vagyis olyan alkalmazások, ahol a hidrogént elsősorban alapanyagként, nem pedig energiahordozóként használják.
Ezután feltérképeztük ezeket a keresleti központokat 2050-ig. A legnagyobb keresleti központ Észak-Rajna-Vesztfáliában (Németország), Flandriában (Belgium) és Hollandiában található, ahol már most is nagyszámú vegyipari és petrolkémiai létesítmény, valamint acélművek találhatók. Mivel más, kisebb klaszterek potenciálisan eltérőnek tekinthetők, ezután megvizsgáltuk, hogy ezek a keresletszintek valószínűleg indokolják-e a hidrogénvezeték-csatlakozásokat.
A hidrogén iránti tervezett alapanyag- és vegyipari reagensigény alapján az Agora négy olyan ipari klasztert azonosított, ahol egyértelmű, meg nem bánható érv szól a hidrogénvezeték-hálózat újrahasznosítása vagy kiépítése mellett. Ezek a klaszterek kiválóan alkalmasak arra, hogy a hidrogén iránti kereslet horgonypontjaiként szolgáljanak, ahonnan végül a csővezetékek kiterjedt hidrogén polipjai alakulhatnak ki, amennyiben a hidrogén elrabolja a fogyasztók szívét.
Ha ehhez hozzávesszük az egyéb, nehezen leállítható alkalmazásokból származó potenciális hidrogénkeresletet az energia-, a légi közlekedési és a hajózási ágazatokban, az valószínűleg megerősíti a hidrogénvezetékek kiterjedtebb hálózata mellett szóló érveket.
A zöld hidrogén iránti teljes európai kereslet azonban 2050-ben minden ágazatban valószínűleg évi 1 000-2 000 TWh nagyságrendű lesz, ami a jelenlegi 4600 TWh földgázfogyasztásnak csak töredékét teszi ki. Ahhoz, hogy az EU az évszázad közepére elérje a klímasemlegességet, ezért a tanulmányunkban azonosított korai lehetőségfolyosók mentén történő fejlesztésekre kell összpontosítania. Ehhez képest Kínának el kellene kezdenie feltérképezni a tiszta hidrogén iránti esetleges kereslet valószínűsíthető folyosóit – olyan valószínűsíthető szintek alapján, amelyek a villamosításra helyezik a hangsúlyt, a hidrogén pedig 2060 előtt kitölti a szén-dioxid-semlegesség felé vezető utat.
Szerzők:
Kevin Tu, vezető tanácsadó Kína, Agora Energiewend
Matthias Deutsch, vezető munkatárs, Agora Energiewende
Gniewomir Flis, vezető hidrogén tanácsadó, Agora Energiewende
Az ebben a cikkben kifejtett nézetek kizárólag a szerző véleményét tükrözik.