2023.05.09-én átadták Kardoskúton – az Akvamarin nevet viselő demonstrációs projektet keretében – az első hazai, megawatt léptékű elektrolizálót magába foglaló hidrogén-előállító rendszert, amelynek ezzel megkezdődött a próbaüzeme. A 2 MW-os, PEM típusú (protoncserélő membrános) elektrolizálót tartalmazó rendszer azért került Kardoskútra, mert itt található a projektgazda Magyar Földgáztárló Zrt. (MFGT) egyik földgáztárolója. A kardoskúti az MFGT legkisebb gáztárolója, így itt valósítható meg, illetve vizsgálható optimális körülmények között a hidrogén esetleges hosszabb távú tárolása és adott esetben a visszaalakítása villamos energiává.
Az MFGT létesítményeiben történő hidrogéntárolás lehetőségeiről első alkalommal Hidrogén Hírlevelünk 2019 decemberi lapszámában jelen meg cikk. Majd a H2 Hírlevél 2020 decemberi lapszámában már arról számolhattunk be, hogy az – időközben Akvamarin névre keresztelt – projekt javaslat pozitív támogatói elbírálásban részesült a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatalnál (NKFIH) – több más energetikai innovációs projekt mellett – „Karbonmentes, többlet villamos energia innovatív technológia által gázenergiává (hidrogén, biometán) történő alakítását célzó fejlesztések megvalósítása (2020-3.1.2-ZFR-KVG)” c. kiírás keretében.
A kardoskúti létesítményben előállított hidrogén jelenleg kétféle célra használható: az egyik, hogy a saját földgáztárolónál a betárazáshoz használt (földgázüzemű) kompresszorokban a földgázhoz keverik a hidrogént, vagyis „hagyományos módon”, üzemanyagként elégetik a hidrogén. A saját célú földgázfelhasználás esetében 10-20(V/V)% hidrogénbekeverés is előfordulhat. A másik lehetőség, hogy külső felhasználó számára (pl. üzemanyagként, alapanyagként) értékesítik az előállított, tiszta (100%) hidrogént palackokban és/vagy trélerrel történő elszállítással. A jövőben felmerülő, további lehetőség a hidrogén használatára – és ez elvi, technikai szinten már jelenleg is adott lenne – a nagynyomású földgázszállító-vezetékbe történő betáplálás, de a jelenlegi jogi szabályozás ezt még nem teszi lehetővé. Technikailag tehát ez viszonylag könnyen megvalósítható lenne max. 2(V/V)% mértékig, de ehhez előzetesen a releváns jogi szabályozási háttér fejlesztésére is szükség van, valamint további vizsgálatok elvégzésére a teljes szállítórendszer hidrogéntoleranciájára vonatkozóan.
A PEM típusú elektrolizáló konténeres kivitelben kapott helyet, továbbá mellette az ezt kiegészítő hidrogén gázelőkészítő technológia is telepítésre került. Az elektrolizáló rendszer két darab, egyenként 1 MW-os egységből áll, amelyet a Ganzair Kompresszortechnika Kft. integrált és szállított le. Az elektrolizálók 40 bar nyomáson szolgáltatják az előállított hidrogént, ami kedvező, mivel így a tárolási nyomásra történő komprimálás kisebb energiaigényű. A hidrogéntárolás főként a beépített, acél szivartartályokban történik; összesen 111 m3 (@200bar, 15oC) tárolókapacitásban így ~20 ezer Nm3 hidrogén tárolására ad lehetőséget. Ezt kiegészíti még a – ahogy a mellékelt képeken is látszik – a hidrogén palackos, pontosabban palack-köteges (bündeles) tárolása. A létesítményben 15 db, egyenként 800 liter űrtartalmú palackköteget helyeztek el, ami egyenként 167 Nm3 (normál köbméter) hidrogén tárolását teszi lehetővé. Mindezek mellett hidrogénszállító tréler is tölthető lesz a létesítményben; ehhez két tréler-állást is kiépítettek.
A projekt egyik fő célja, hogy az MFGT -, illetve ezen keresztül az MVM csoport – tapasztalatokat szerezzen az elektrolizáló üzemeltetésében, de anyagvizsgálat téren is nagyon fontos ismereteket szolgáltat a projekt, amelyeket akár piacon értékesíthető szolgáltatásként vagy eljárásokként is értékesíthetnek a jövőben.
Maga az Aquamarin négy hazai egyetem és egy kutatóintézet közreműködésével, két éve zajló projekt. A hosszú előkészítés részben azért is szükséges volt, mert rengeteg áramlástani és egyéb vizsgálatot igényelt, hogy meglévő földgáztárolási technológiával keveredik a hidrogén bizonyos részeken. Biztonságtechnikai szempontból nagyon alapos tanulmányozást igényelt, hogy a hidrogén, illetve maguk a vezetékek, szerelvények hogyan fognak viselkedni. Mindezek alapján az Akvamarin keretében lényegében egy alkalmazott ipari kutatási és kísérleti fejlesztési programot is indítottak. A projekt kutatási részében közreműködő kutatóhelyek és témáik:
- Pannon Egyetem: LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carriers – folyékony, szerves hidrogénhordozó vegyületek) tárolási technológia kutatása és fejlesztése
- Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet: Hidrogén-földgáz keverékek áramlástani folyamatainak modellezése
- Miskolci Egyetem Elektronikai és Informatikai Kutatóintézet: Folyamatirányítási rendszer modellezése létesülő hidrogén-földgáz hálózaton
- Debreceni Egyetem: Különböző hidrogén-földgáz elegyek hatása a szénacélok fizikai tulajdonságaira
- Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem: Anyagszerkezeti és technológiai kutatás végrehajtása
- továbbá külső szakértők, kutatók bevonása történt a következő szakterületeken: technológiai puffer rendszer fejlesztése, tűz- és robbanásvédelem, „melléktermék” oxigén használhatóságának vizsgálata, víztisztító eljárások vizsgálata az elektrolizáló üzemhez.
A kutatási program a pályázati anyagban tervezett feladatok sikeres megvalósításával 2022. december 31-én zárult le. A kialakított kutatási program hozzájárul az MFGT azon célkitűzéséhez, hogy 2025-ig a hidrogén előállításához kapcsolódó K+F tudásközpont vezetője és 2030-ig az egyik legnagyobb kapacitású földalatti hidrogéntárolója lehessen a régióban.
Az Akvamarin jelenlegi (első) projektfázisa a felszíni technológiákra fókuszál, de már jelenleg is léteznek konkrét tervek a második fázisra vonatkozóan, a hidrogén felszín alatti, porózus kőzetrétegekben történő tárolási lehetőségének vizsgálatára. E projektben az MFGT egy nemzetközi konzorciumhoz keretében fog dolgozni ezen, továbbá a LOHC formájában történő hidrogéntárolás lehetőségét is vizsgálják majd. További tervek léteznek arra vonatkozóan, hogy a tiszta hidrogén tárolórétegekbe történő besajtolását és kitárolását kutassák. E jövőbeni kutatási tervekről részletesebben a H2 Hírlevelünk 2021 decemberi lapszámában adtunk hírt.
A PEM elektrolizálónak köszönhetően a létesítmény a villamos energia rendszerrel együttműködésben is képes lesz hidrogént előállítani, így a leszabályozási piacon (aFRR– autoamtic Frequency Restoration Reserve – automatikus frekvencia-helyreállítási tartalék szolgáltatással) szeretne részt venni.
A telephelyre telepített kompresszor 75 kW-os villanymotorral rendelkezik és 10/350 bar nyomású, de jelenleg 200 bar output nyomásszinten limitált. Kapacitása: 400 Nm3/h.
Az Akvamarin projekt tovagyűrűző hatásként a meglévő infrastruktúra-elemek hasznosításával közvetlenül és költséghatékonyan teszi meg az első lépést a hidrogéntechnológia széles körű elterjedéséhez, illetve a villamos energia nagy teljesítményű, szezonális tárolásához.
A május 9-i hivatalos átadó ünnepségen részt vett Lantos Csaba energiaügyi miniszter, Mátrai Károly, az MVM Csoport vezérigazgatója, Kriston Ákos, a Magyar Földgáztároló Zrt. elnök-vezérigazgatója és Káldi Zoltán országos bányakapitány. Az Akvamarin projekt költsége 5,6 milliárd forint volt, amelyből 2,5 milliárd az állami támogatás. A támogatás előzménye a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH) – fentebb már említett – pályázati felhívása: „Karbonmentes, többlet villamos energia innovatív technológia által gázenergiává (hidrogén, biometán) történő alakítását célzó fejlesztések megvalósítása” címmel. Az MFGT Zrt. e pályázati kiírást nyerte el, „Akvamarin Projekt – Energiatárolási innováció a Magyar Földgáztároló Zrt.-nél” címmel benyújtott pályázatával, amelynek a fizikai megvalósulásának és próbaüzemének indulásának lehettünk tanúi Kardoskúton. Fontos mérföldkő ez a hazai hidrogéntechnológia szektor szempontjából.
Felhasznált források:
a 2023.05.09-i megnyitón elhangzott információk és MFGT sajtóközlemény (2023.05.09.): „Akvamarin – Energiatárolás a Magyar Földgáztároló Zrt.-nél. Projekt átadó.”