Hydrogen ready gázturbinák: definíció, helyzetkép, ajánlások

Az új vagy újszerű technológiák fejlődésével természetes, hogy egyre inkább megjelenik az új fogalmak standardizálásának igénye, hogy ténylegesen ugyanazt értsék a szakemberek egy-egy fogalom alatt. E tendencia természetesen a hidrogénszektorban is zajlik. Különböző alágazatai közül jelen cikkben a gázturbinák „hydrogen ready” (H₂ ready) értelmezéséről írunk, mivel egyre gyakrabban jelenik meg e kifejezés az energetikai, erőművi szóhasználatban, és szerencsére most már Magyarországon is.

Jogszabályban vagy szabványban rögzített H2 ready fogalom még nem létezik, de az EUTurbines nevű, az európai turbinagyártókat tömörítő szakmai ernyőszervezet ad e téren iránymutatást. Magyar szaknyelvben a „hydrogen ready” kifejezésnek még nincs meghonosult és széles körben elterjedt változata. Gyakran e rövid angol kifejezést használjuk mi is. Szó szerinti fordítását („hidrogén kész”) talán nem is célszerű használni, hanem funkcionális értelemben célszerű visszaadni: „hidrogénüzemre előkészített”, „hidrogén-tüzelésre előkészített”, „hidrogén-kompatibilisre átalakítható”, esetleg a „hidrogéntoleráns” kifejezések elvileg mind szóba jöhetnek. Ez attól is függ, hogy egy gázturbina minimális átalakítással csak kis arányú hidrogén (+földgáz) üzemanyag együttégetésre képes, vagy átalakításokkal magasabb arányú hidrogén égetésre képes, vagy esetleg akár tisztán (100%-ban)⁽¹⁾ hidrogén égetésére képes gázturbináról beszélünk. Az EUTurbines éppen ezen opciók szerint csoportosítja és értelmezi a hydrogen ready kifejezést gázturbinákra. (Hangsúlyozzuk, hogy e definíció és kategorizálás csak a gázturbinákra vonatkozik; más rokon technológiákra, pl. gázmotorokra, ipari vagy háztartási gázkazánokra a hydrogen ready némileg mást jelenthet.)

Az EUTurbines az európai gáz- és gőzturbina-ipar érdekeit képviseli. Az EUTurbines olyan gazdasági és jogszabályi környezetet szorgalmaz, amely segíti az európai turbinagyártók számára az európai kutatás-fejlesztés, valamint a gyártás fejlesztését, továbbá segíti a turbina alapú energiatermelés szerepét a fenntartható, dekarbonizált európai energiamixben. Ahogy a következő ábráról látható, az EUTurbines tagjai neves technológiagyártók.

Az EUTurbines „H2 Ready” koncepciója a fogalomhasználat pontosítását, egyértelműsítését szolgálja. Célja, hogy bemutassa az új berendezések hidrogén-felkészültségét, és hozzájáruljon, hogy a beruházások jövőállóak legyenek. Az időjárásfüggő megújuló energiaforrások nagyarányú terjedése következtében a villamos energia rendszer kiszabályozása egyre összetettebb feladattá válik, és ebben a gáz alapú technológiákat is alkalmazni kell, fel kell készíteni ezeket a fokozatos változásokra.

H2 Ready definíció és kategóriák

Az új erőművek H2 ready jellege garantálja, hogy képesek lesznek fenntarthatóan működni a földgáztól eltérő gázokkal is egy jelentősen vagy akár teljesen dekarbonizált energiarendszerben. A koncepció által meghatározott kategóriákat két tényező mentén definiálja:

• a hidrogén üzemanyag aránya (%, V/V) – ezt a földgázhoz történő hidrogénkeverés térfogatszázalékos arányaként kell érteni
• műszaki adaptáció mértéke, amely a kívánt H2 ready szint eléréséhez szükséges

A H2 ready kategóriák meghatározását a következő ábra szemlélteti, az ezt követő leírás a kategorizálás egyes tényezőihez ad pontosító magyarázatokat. A H2 ready koncepció új⁽²⁾ gázturbinákra vonatkozik, ezért az „átalakítás” itt nem a már működő erőművek utólagos átalakítását jelenti.

1) Hidrogén üzemanyag (%, V/V) aránya

A hidrogén még viszonylag kis mennyiségben elérhető üzemanyag marad erőművi léptékben mérve az előttünk álló évtizedben. Hidrogén Völgyek és hidrogén vezetékek létesülnek Európában, és a hidrogén bizonyos bekeverési aránya a földgáz hálózatba értékes átmeneti alternatíva lehet az energiaátmenet során. A maximális H₂ bekeverési arány várhatóan 25% alatt marad, ugyanis e koncentrációtartomány felett valószínűleg már tiszta hidrogénvezetéket érdemes építeni vagy átalakítani (repurposed pipeline). 2050-re valószínűsíthető jelentős átállás a tiszta hidrogénvezetékek elterjedtségére. E feltételezésekre alapozva a gázturbina-ipari szövetség az új gázerőművek H2 ready jellegét három kategóriában (A, B, C) határozza meg a felhasznált üzemanyag hidrogénkoncentrációjától függően:

2.) Műszaki adaptáció mértéke

Az új gázturbinás erőművek, amelyek jelenleg épülnek, jellemzően még földgázzal kezdik meg üzemelésüket, és eltarthat néhány évig, ameddig erőművi léptékben is érdeminek tekinthető hidrogénmennyiség áll rendelkezésre. Azonban ilyen esetben is a H2 Ready megfontolások már a tervezés és építés fázisában is fontosak. Ez fogja meghatározni a szükséges módosítások szintjét és a kapcsolódó beruházási szükségleteket, hogy egy új gázerőmű a jövőben a megcélzott hidrogén-koncetrációjú üzemanyaggal is képes legyen üzemelni. Az EUTurbines e tényező tekintetében három kategóriát definiál a H2 Ready jelleghez:

1. kategória: nem szükségesek lényeges módosítások. Az erőmű technológiájának, berendezéseinek lényeges módosítása nem szükséges a megcélzott H2 ready szint eléréséhez. Az erőmű azonban kisebb átalakításokat igényelhet az üzemeltetés, a szerviz és karbantartás, az üzemeltetési eljárások, a vezérlőszoftver stb. tekintetében. A technológiai beszállító becslése szerint a módosítások egy új erőmű építési összköltségének legfeljebb 5%-át teszik ki e kategóriában. (Ezen kívül szükségessé válhat természetesen az erőművön kívüli gázellátás módosítása is, ha hidrogén-földgáz keveréket használnak, de jelen cikkben most alapvetően a turbina-technológiára fókuszálunk. A hidrogén-vezetékhálózatokkal kapcsolatosan számos cikk található honlapunkon vagy Hidrogén Hírlevelünkben.)

2. kategória: kisebb módosítás szükséges. Az erőmű műszakilag alkalmas és utólag, retrofit módon is alkalmassá tehető a kategóriára jellemző hidrogén-aránnyal történő üzemelésre. A hidrogénüzem megkezdése előtt bizonyos hardveres és szoftveres módosításokra szükség lesz. Az átalakítási, adaptációs beavatkozások nagy része a tervezett rendszeres ellenőrzési és karbantartási tevékenységek részeként elvégezhető. A technológia beszállítók a H2 ready adaptáció költségeit egy új erőmű teljes építési költségének max. 10%-ára is becsülik e kategóriában.

3. kategória: az átalakítás műszakilag és gazdaságilag is lehetséges. Az erőmű műszakilag alkalmas és utólag, retrofit módon is alkalmassá tehető a kategóriára jellemző hidrogén-aránnyal történő üzemelésre. A berendezések és szoftverek stb. bizonyos módosításaira lesz szükség a megcélzott hidrogénaránnyal történő működéshez. A technológia beszállítók a H2 ready adaptáció költségeit egy új erőmű teljes építési költségének max. 20%-ára is becsülik e kategóriában.

Kiegészítések a költségek (%) pontosabb értelmezéséhez:

• az említett költségrészesedések esetében feltételezték, hogy az erőmű alapvető elrendezése és kialakítása már eleve biztosítja a H2 ready korszerűsítéshez szükséges helyigényeket. Továbbá feltételezték, hogy a meghatározott gázösszetétel stabil ellátása az üzemen kívül is biztosított (a módosítások részeként nem kerül beépítésre keverőberendezés). Azt is feltételezték, hogy a jelenlegi ipari kibocsátásokra vonatkozó jogszabályok követelményei érvényesek, és ennek következtében nincs szükség további NOx-csökkentő rendszerre.
• egy korszerű, nyílt ciklusú (simple cycle) gázerőmű inflációval korrigált építési költsége, füstgázkezelő rendszerek nélkül. Az EUTurbines e költségeket és költségarányokat (%) felülvizsgálja, ha ezekben jelentős változások lesznek.

Meglévő erőművek – H2 ready ellenőrzőlista

Ahogy már említettük, a fenti H2 ready kategorizólás új gázturbinás erőművekre alkalmazható. Meglévő, már működő erőművek H2 ready alkalmasságának megítélésére – akár tiszta hidrogénnel, akár 25%-os hidrogéntartalmú földgázkeverékkel történik – az EUTurbines egy ellenőrzőlistát dolgoz ki. Az ilyen értékelést eseti alapon kell elvégezni, mivel ezeket az erőmű üzemeltető és a technológia szolgáltató között egyeztetett egyedi specifikációk alapján dolgozzák ki. Ha elkészül az ellenőrzőlista meglévő erőművekre, arról is hírt fogunk adni.

Az EUTurbines szakpolitikai ajánlásai a H2 Ready alapú energiatermelés térnyeréséhez

Annak érdekében, hogy a részben vagy akár teljes egészében hidrogénalapú energiatermelés a gyakorlatban is működő értéklánca létrejöjjön, nem csak a konkrét gázturbinás technológia megfelelőségére van szükség, hanem a hidrogénellátás, hidrogén-infrastruktúra biztosítására is, továbbá a tágabb szabályozási környezet megfelelő kialakítására. Emiatt az EUTurbines a tágabb technológiai, infrastrukturális és szabályozási környezetre vonatkozóan is megfogalmaz szakpolitikai ajánlásokat.

Az átmenet segítése és az értékvesztett eszközök (stranded assets) elkerülése érdekében a hydrogen-readiness fogalmát álláspontja szerint jogszabályban a következők szerint lenne célszerű definiálni:

hydrogen-readyness: annak képessége, hogy a technológia meghatározott arányú hidrogénnel tud működni és/vagy korlátozott mértékű beavatkozásokkal utólagosan (retrofit) is átalakítható, amikor a hidrogén mint erőművi üzemanyag tisztán vagy jelentős részarányban elérhetővé válik.

A hidrogénalapú energiatermeléshez a technológia érettségen túlmenően megfelelő szakpolitikai, szabályozói környezetre is szükség van, továbbá természetesen az erőművi szektornak megfelelő mennyiségű hidrogén rendelkezésre állása is szükséges, amely lehetővé teszi a hidrogénalapú üzleti modell létrejöttét is, hogy a beruházók és erőmű üzemeltetők számára vonzó alternatíva legyen. A jövő energiarendszere a napjainkban épített technológiától, infrastruktúrától függ. Jövőálló (future-proof) energiatechnológiába történő beruházásokhoz a következő intézkedések ütemezett megvalósítása szükséges az EUTurbines szerint:

I.) Integrált infrastruktúra tervezés, amely bevonja a technológia szolgáltatókat is

• minden energiahálózatra (villamos energia, földgáz, hidrogén, távhő) kiterjedő integrált, regionális és nemzeti szintű tervek biztosítják a beruházók számára, hogy a fejlesztések jövőállóak és segítenek elkerülni a költséges új infrastruktúra-létesítéseket, ha a meglévő infrastruktúra átalakítható (pl. földgáz vezeték átalakítása hidrogénre). Az erőmű üzemeltetőket és a technológia szolgáltatókat célszerű bevonni az energetikai infrastruktúrák tervezési fázisába, mind elosztói (DSO), mind szállítói (TSO) szinten
• a hidrogén bekeverése a meglévő földgáz hálózatba egy lépésnek tekinthető a kiterjedt hidrogénpiac kialakítása felé. Habár ez nem jelenti azt, hogy a hidrogén azonos mértékű bekeverését kellene megkövetelni a gázhálózat minden részén, de közös gázminőségi szabványoknak integrálniuk kellene a metán (ill. földgáz) és a hidrogén különböző fizikai és kémiai tulajdonságait
• az új gázpiaci szabályoknak definiálniuk kell a „hydrogen-readiness” fogalmát különböző végfelhasználói szegmensek számára, ezzel is elősegítve a kínálati és keresleti oldal közötti összehangolt megközelítést, valamint a technológiai megoldások párhuzamos fejlesztését

II.) Erőművek hozzáférése a hidrogén-gázhálózathoz

• hidrogénnel üzemelő és hydrogen-ready erőműveknek meg kell engedni, hogy amint lehet csatlakozzanak az átalakított (repurposed) és új, dedikált hidrogénszállító vezetékekhez – ideértve az ún. Európai Hidrogén Gerinchálózatot (European Hydrogen Backbone), hogy megkönnyítsék ezek átállását a klímasemleges gázokra
• szabályozott harmadik feles hozzáférési szabályok (Regulated Third Party Access, TPA) és szabályozott hálózati tarifák bevezetése szükséges a hidrogén hálózatokra is, amint lehetséges, amelyhez alapul szolgálhat a földgáz hálózatok jelenlegi tarifamodellje
• a független energiapiaci szabályozó hatóságokat meg kell bízni a versenyképes piacok fejlődésének felügyeletével és a monopolisztikus piaci viszonyok kialakulásának korlátozásával

III.) Kiszámítható hidrogénpiaci fejlesztések

• ha a hidrogénhez való hozzáférést és a hidrogénpiacot csak az ún. „nehezen dekarbonizálható” ágazatokra fókuszálja az EU-s szakpolitika, akkor ez akadályozni fogja a tiszta villamosenergia-termelés lehetőségeit. Ez valószínűleg töredezett piachoz, magasabb árakhoz és a hidrogén globálisan lassabb, kisebb arányú elterjedéséhez vezet
• a szabályozott hálózatokon keresztül szállított gázra vonatkozó kötelező érvényű, EU-szerte érvényes karbon-intenzitás csökkentési célkitűzés, valamint az európai és nemzeti szintű megújuló gázokra vonatkozó célszámok lennének a legegyszerűbb és leghatékonyabb módjai a megújuló alapú hidrogénpiac fejlődésének felgyorsítására
• EU-szerte érvényes, minimális hidrogénbekeverési szintek és szabályok – amelyek rugalmasságot biztosítanak a tagállamoknak ezen szintek hazai hálózathoz való igazításában – biztonságot nyújtanának a befektetőknek, miközben továbbra is figyelembe vennék a gázminőség nemzeti és regionális szabályaiban meglévő különbségeket

IV.) Üzleti modellek, amelyek honorálják a rugalmas, szabályozható és dekarbonizált villamosenergia-termelést

• a hidrogénüzemű erőműveknek képesnek kell lenniük a költségeik fedezésére, ellenkező esetben nem lesznek beruházások sem új erőművekbe, sem a meglévő erőművek felújításába. Mind a támogatási mechanizmusoknak, mind a piacoknak honorálniuk kell a dekarbonizált energiaforrások igények szerinti (on-demand) elérhetőségét és a villamos energia rendszer számára nyújtott megbízhatóságot
• az erőművekre vonatkozó hosszú távú különbözeti szerződések (CfD), amelyek a földgáz és a hidrogén közötti árkülönbözetet fedezik, fontos mechanizmust jelenthetnek a H2 ready erőművekbe történő beruházások támogatása terén
• a hidrogénüzemű erőművek értékét nemcsak a termelt villamos energia mennyisége határozza meg, hanem a megfelelően szabályozható, gyors reagálású kapacitás biztosítása is. Korlátozott számú üzemóra esetén a rugalmas kapacitásdíjak és a kiegyenlítő megoldások biztosítását pénzügyi oldalról honorálni kell.

Hol állunk jelenleg a technológiát illetően Európában?

Technológiai oldalról számos gyártó, gyakorlatilag a fent említett EUTurbines összes tagállalata és Európán kívüli gyártók is kínálnak már H2 ready gázturbinákat, bár ezek mértéke – és olykor „értelmezési módja” – eltérő. Európában több, viszonylag előrehaladott H2 Ready gázturbinás projekt is van. Az előrehaladott kifejezés itt azt jelenti, hogy több projekt előkészített és leszerződött a tervezésre, de éppen az említett szakpolitikai / szabályozói bizonytalanságok miatt a FID döntés (Final Investment Decision) előtt még megállnak. A legtöbb projekt jelenleg teljesen földgázüzemmel indulna, majd később részben (kis arányú H2-bekevert üzemanyagra) vagy idővel esetleg teljesen (100%-ban) hidrogénre állna át, de főleg utóbbihoz kifejezetten nagy mennyiségű hidrogén, valamint a kapcsolódó infrastruktúra elérhetősége szükséges.

Európában az egyik kulcsfontosságú szereplő e téren az RWE, amely több több H2 Ready projektet előkészített és leszerződött a tervezésre, mint pl.: i) Weisweiler: 800 MW-os H₂ ready CCGT blokk előkészítése; ii) Gersteinwerk (Werne) szintén kb. 800 MW-os H₂ ready blokk tervezése; iii) Voerde: ~850 MW-os H₂ ready CCGT projekt bejelentése. Csakhogy az RWE közleményei szerint ezeknél a projekteknél a végleges beruházási döntés (FID) a német kapacitáspiaci és támogatási rendszer, valamint a hidrogénhálózati csatlakozási feltételek tisztázásától függ. Vagyis éppen a fent kifejtett szakpolitikai területeken várják a szabályozás kikristályosodását, hogy a bizonyos fázisig előkészített H2 Ready erőművi projektek ténylegesem megvalósuljanak.

Az RWE mellett más német közművek (pl. EnBW, Uniper) is meglehetősen aktívak e területen. Ennek az is oka, hogy a német kormány 2026-tól 12 GW új gázerőművi kapacitás tenderkiírását tervezi, amelyek hosszabb távon hidrogénre átállíthatók lesznek, azaz H2 Ready módon kellene eleve megvalósítani ezeket. Az RWE, az Uniper és az EnBW mind potenciális fejlesztőként várja a végleges szabályozási keretet.

A technológia (eltekintve a 100%-ban hidrogénüzemű megoldásoktól) gyakorlatilag adott. A következő táblázat – nem teljeskörű felsorolással – néhány neves gyártó hidrogéntoleráns, nagy méretű (utility scale) gázturbináit tartalmazza, megadva a hidrogén égetési részarányt. Az ipari, közepes méretű (~10-50 MW) tartományban szintén található számos hidrogéntoleráns gázturbina, sőt, ezek esetében már 50% feletti H2-képesség is gyakori. A H2 Ready gázturbinás korai piac fő kérdései jelenleg inkább a következők:

• lesz-e elegendő, megfizethető árú zöld és/vagy low-carbon hidrogén (erőművi lépték szintjén értelmezhető mennyiség)?
• kiépül-e a hidrogén-vezetékhálózat, akár az új, dedikált H2 vezetékek formájában és/vagy – lehetőleg minél inkább – átalakított (repurposed) vezetékek formájában?
• kapnak-e a gázturbinás erőművek a jövőben kapacitásdíjat vagy más támogatási formát?

Fent említettük, hogy a technológiagyártók H2 Ready értelmezési kerete eltérő lehet, főleg a marketinganyagok szintjén. Itt nem csak a bekeverhető / felhasználható hidrogén %-os arányára gondolunk, hanem hogy a gyártók – általában az „apróbetűs részben” – eltérő módon kommunikálják a H₂-részarányt, azaz a H2 Ready jelleget. Egy megadott %-os arány vonatkozhat ugyanis kereskedelmileg értelmezett, garantált H₂-bekeverési arányra, demonstrált arányra, vagy esetleg jövőben tervezett (roadmap) arányra. Így egyebek mellett ezt is célszerű tisztázni a gyártóval, ha a műszaki adatlapokból esetleg nem egyértelműen derülne ki; bár van olyan gyártó, amelyik – korrekt módon – külön feltünteti turbinájára a garantalált és külön a demonstrált H2(%) arányt.

Magyarországi fejlemények

H2 Ready gázturbinás erőmű létesítése lényegében már Magyarrszágon is tervezett, sőt folyamatban van. A Mátrai Erőműben és a Tiszai Erőműben tervezett új, és 2026-ban már az építés fázisában lévő 650 MW, illetve 500 + 500 MW-os CCGT blokkok esetében az MVM tender tartalmazta azt a kitételt is, hogy az ajánlattevő gázturbinás technológiájának képesnek kell lennie min. 30% hidrogénnel működni. (Forrás: MVM Hírlevél XIV. évfolyam, 2025. január 27.) Kezdetben ezek az erőművek tisztán földgázzal fognak működni, és a hidrogén – illetve infrastruktúrájának – megfelelő elérhetősége esetén hidrogén-földgáz eleggyel is képesek lesznek működni.

Térfogatszázalék vs. energiaszázalék

Fontos műszaki kiegészítés: ha alapul vesszük a ma már meglehetősen elterjedt, 50%-os H2-használati képességet, akkor ezt a fenti leírás szerint is térfogatszázalékként (%V/V) kell érteni, ami viszont messze nem jelent 50% energiatartalom-részarányt a hidrogén-földgáz üzemanyagkeverékben, mivel a hidrogén térfogategységre vetített fűtőértéke jóval kisebb a földgázénál. Ezért például egy 50:50 (%V/V) H₂ + földgáz keverékű üzemanyag esetében a keverék energiatartalmának csak kb. 15–18%-a származik hidrogénből. Ezért a marketing szempontból imponálóan jól hangzó 50%(V/V) arány a megtermelt villamos energia egységére eső, g/kWh alapú CO₂-csökkenés jóval kisebb, mint azt esetleg a laikusok gondolnák.

Források:

EUTurbines: H2-Readiness of Turbine Based Power Plants – A Common Definition

EUTurbines weboldala

MVM Hírlevél XIV. évfolyam 2025.01.27.

Mátra Energia Zrt.: A Mátrai Erőmű hazánk második legnagyobb villamosenergia-termelő egységeként ellátásbiztonsági szempontból nélkülözhetetlen

Reuters (2026.01.15.): Germany, EU reach general agreement on power plant strategy

RWE (2023.07.28.): RWE creates preconditions for constructing a hydrogen-ready gas-fired power plant in Weisweiler

---

Lábjegyzetek:

(1) A műszaki gyakorlatban a „tiszta (100%) hidrogén” kifejezés nem teljesen helytálló, hanem kis leegyszerűsítés. Ugyanis, ahogy a földgáz vezetékek, a jövőbeni tisztán hidrogén vezetékek sem kizárólag hidrogént szállítanak, hanem – szabványtól függően – kisebb mértékben egyéb gázokat is tartalmaz(hat) a szállított gáz.

(2) Ez a koncepció, kategorizálás nem vonatkozik már működő gáz- vagy gőzturbinás erőművekre. Ezek esetében az üzemeltetőnek egyedi módon kell egyeztetni a technológia szállítójával, mert nagyon telephely-specifikus tényezők érvényesülnek.