A TOYOTA SZÉLTURBINÁKKAL TERMELT ÁRAMMAL ÁLLÍT ELŐ HIDROGÉNT AZ ÜZEMANYAGCELLÁS VILLÁSTARGONCÁI ÜZEMELTETÉSÉHEZ

Egyre többet hallani a hidrogénről, mint a jövő potenciális abszolút zöld energiaforrásáról. A hidrogén üzemanyagcellás, melléktermékként tiszta vizet kibocsátó hidrogén üzemanyagcellás technológia fejlesztésében élen járó autógyártó, az immár Mirai néven hidrogén üzemanyagcellás személyautót, targoncát, buszt és teherautót is kínáló világelső Toyota abszolút zöld kísérleti projektet indított útra Japánban.

A Kanagawa tartomány kormányzata, Yokohama és Kawasaki városok önkormányzata, a Toyota és Lexus, az Iwatani, a Toshiba és a Japan Environment Systems együttműködésével útjára indult a japán Környezetvédelmi Minisztérium által felügyelt projekt, amelynek célja egy csekély széndioxid-kibocsátású hidrogén-ellátó lánc kiépítése és tanulmányozása: a program során a megújuló forrásból előállított hidrogént a Tokiói-öböl környékén (Yokohamában és Kawasakiban) működő ipari létesítmények villástargoncáinak hajtására használják.
A projektben résztvevő vállalatok külön rendszert építettek, ami a Yokohama Szélerőmű (Hama Wing) által termelt elektromos áram felhasználásával, a víz elektrolízisével állít elő hidrogént. Az itt termelt és sűrítve tárolt hidrogént különleges tartálykocsi szállítja el a gyümölcs- és zöldségpiacra, egy gyárba és a környék raktárházaiba, hogy üzemanyagként szolgáljon az ott használt üzemanyagcellás villástargoncákban. A helyi partnerekkel közösen kialakított hidrogén-ellátó lánc a várakozások szerint legalább 80 százalékkal csökkenti majd a CO₂-kibocsátást a hagyományos benzinmotoros vagy elektromos hajtású targoncák üzemeltetéséhez képest. A projekt célja a hidrogén-ellátó lánc működtetése, a költségek elemzése és annak felbecsülése, hogy mennyi CO₂-megtakarítással járhat, ha a jövőben más régiók is átállnak erre a rendszerre.
Annak érdekében, hogy a megszerzett tapasztalatok egy hidrogén-ellátó lánc keretében a jövőben más helyszínen is kamatoztathatóak legyenek, nem csupán a hidrogén megújuló energiaforrások segítségével történő előállítása volt fontos, hanem a hidrogént szállító és tároló rendszerek optimális kialakítása és az üzemanyagcellás villástargoncák gyakorlati használatával kapcsolatos kérdések vizsgálata is. A projekt így az alábbi területeket vizsgálta.

1. A hidrogénnel kapcsolatos költségek:

• A költségek elemzése és a projekt globális felmelegedést mérséklő hatásának felmérése révén a jövőben más régiókban is tervezhetővé válik a hidrogén-ellátó lánc üzleti alapú meghonosítása.
• A bemutató projekt kiértékeli majd az adott kondíciókat (a bemutató projekt költségeit), amelyek alapján felbecsülhető lesz, mit kell tenni a jövőben a hidrogén olcsóbb előállításához.
• A projekt azt is megvizsgálja, hogy a 2030-as felhasználási előrejelzések alapján milyen műszaki innovációkra lehet szükség, és hogy milyen mértékben és irányban kell fejleszteni az ellátási láncot.

2. A CO2-kibocsátás csökkentése

• A projekt célja egy olyan hidrogén-ellátó lánc megalkotása, amely legalább 80 százalékkal alacsonyabb CO₂-kibocsátást eredményez, mint a hagyományos rendszerek.
• A projekt azt is vizsgálja, milyen újabb megoldásokkal lehetséges a CO₂-kibocsátás további csökkentése.

3. A teljes kapacitású működés biztosítása

• csekély széndioxid-kibocsátású hidrogéngyártás megkezdése a Hama Wing által termelt árammal
• A 12 üzemanyagcellás villástargoncából és két hidrogénhajtású teherautóból álló lánc kialakítása
• Felhőalapú irányítás és működtetés a hidrogéngyártástól a felhasználásig

4. A teljes kapacitású próbaüzem célkitűzései és eredményei

• A hidrogén-ellátás működtetéshez szükséges ismeretek elsajátítása
• További ismeretek szerzése a hidrogénről és az üzemanyagcellákról
• Az üzemanyagcellás villástargoncák kísérleti kihelyezésének hiánytalan teljesítése

Az első tapasztalatok meglehetősen ígéretesek. Egy targonca állt próbaüzembe a Yokohama Nagybani Piacon és egy másik a Nakamora Logisztikai központban, míg a hidrogén szállítását egy hidrogénhajtású teherautó végezte, amit az Iwatani Industrial Gases Corp. Chiba üzemében gyártottak. A próbaüzem során a gyakorlatban is bebizonyosodott, hogy az üzemanyagcellás targoncák feltöltési ideje rövidebb, mint az elektromos targoncáké, használatuk pedig problémamentes volt. A hidrogén üzemanyagcellás targoncák előnyei között így kiemelendő a környezetbarát üzem (nulla CO₂-kibocsátás, működés közben az egyedüli emisszió a víz), a rendkívüli hatékonyság (a feltöltési idő mindössze 3 perc, és ezzel 8 órán működik a targonca, szemben az ólom-sav akkumulátorok 6-8 órás töltési idejével) és a helytakarékosság (nincs szükség tartalék akkumulátorra, mint a szokványos elektromos targoncák folyamatos működtetéséhez). Ennek eredményeként a felhasználók gyakoribb hidrogén-szállítást kértek, hogy az üzemanyagcellás villástargoncákat hosszabb időn át használhassák. A jövőben így a négy kiválasztott helyszínen tizenkét targonca működik majd, bemutatva, hogy a technológia milyen sokféle környezetben alkalmazható, az alábbiak szerint.

Az üzemanyagcellás targoncák felhasználási helye és az alkalmazás területe

Hogyan működik a hidrogén előállítása és szállítása a gyakorlatban?
A hidrogént a víz elektrolízisével állítják elő, amihez a Hama Wing által termelt áramot használják. A vezérlő rendszer biztosítja a rugalmasan és csekély széndioxid-kibocsátással működő hidrogéngyártást, ami igazodik a gyártási teljesítmény és a hidrogén iránti kereslet közti időszakos eltérésekhez. A targoncákban történő felhasználáshoz a hidrogént sűrítik, és hidrogén-tartálykocsikban szállítják. A targoncák hidrogén-fogyasztását folyamatosan ellenőrzik, így a szállítás üteme optimálisan összehangolható a felhasználók igényeivel. Ezen felül kialakításra került egy a hidrogén tárolását és szállítását optimalizáló rendszer, ami biztosítja az üzemanyagcellák két napi ellátásához szükséges hidrogén tárolását a helyszínen. Ráadásul a villamos energia is környezetbarát módon tárolható (hibrid autókból származó, újrahasznosított akkumulátorokban), így a hidrogéngyártás stabilitása akkor is biztosított, ha a Hama Wing nem üzemel.