"A Gépészkaron egy svájci bicskát kaptam, amellyel a nem tipikus problémákat is meg lehet oldani"

Józsa Viktor egyetemi docens Hidrogén hozzátüzelés kísérleti, reakciókinetikai és életciklus-elemzéses értékelése című pályázata elnyerte az NKFIH Nemzeti Kutatási Kiválósági Program Advanced_25 alprogramjának támogatását.

Kérem, meséljen a projektről, amely NKFIH-támogatást kapott!

A jelenlegi primerenergia-felhasználás több mint 80%-a tüzeléshez kötődik, legyen az energiatermelés erőművekben, közlekedés, vagy ipari felhasználás (pl. cementipar, acélipar, ez a kettő a világ legnagyobb kibocsátója, ebben a sorrendben). Így a fenntarthatósági törekvéseknek bár valamennyi energiaforrást szükséges figyelembe vennie, a tüzelést nem lehet megkerülni, alternatív megoldásokkal helyettesíteni sem rövid sem hosszú távon. Egyre több elektromos eszköz vesz minket körül, melyeket meg lehet táplálni napelemmel előállított árammal, így keveset érzékelünk közvetlenül abból az óriási, tüzeléshez kötődő energiaigényből, ami szükséges a társadalmunk működéséhez.

Egyébként a lakossági energiafelhasználás zöldíthető a legkönnyebben, itt számos területen nem csak piacképes, hanem a jelenlegi megoldásoknak gazdasági szempontból is vállalható alternatívája létezik, erre a legtipikusabb példa a magas hatásfokú fali kazánok háttérbe szorulása és a hőszivattyús rendszerek térnyerése újépítésű családi házak és társasházak esetén. A zöldítésre bár több, médiában is előtérbe került megoldást láthattunk, például a napelemes rendszerek túltermeléséből származó elektromos árammal előállított zöld hidrogén betáplálását a földgáz hálózatba.

Mivel a zöld hidrogén előállítása a fűtőértékéhez képest több energiát igényel, amihez hozzájön a logisztika energiaigénye, illetve az energia hasznosításának jóval 100% alatti hatásfoka valamennyi lehetséges végfelhasználási ágazat esetén, ezért a hidrogént bár kétségkívül be tudjuk keverni a gázhálózatba és a legtöbb üzemi alkalmazás néhány 10 térfogatszázalék határértékig képes hidrogénnel segített tüzelést megvalósítani, pusztán a szénhidrogén tüzelőanyagok kiváltására ma nagyon gazdaságtalan, ráadásul a környezetterhelése sem annyira kedvező, mint amennyire elsőre annak tűnhet.

Épp ezért komplex módon igyekszünk megtalálni azokat a lehetőségeket, ahol minimális hidrogén alkalmazásával nem csak fosszilis tüzelőanyagot váltunk ki, hanem egyéb, energetikailag fontos paramétert is egy csapásra javíthatunk. Ilyen például az alacsonyabb károsanyag kibocsátás és a magasabb üzemi hatásfok, stabilabb üzemvitel, melyek a piaci szereplők számára már igen komoly gazdasági hasznot tudnak hajtani. Tehát célunk megtalálni azokat a hidrogén hozzátüzelésével elérhető kedvező körülményeket, melyek már a hidrogénes rendszereket rentábilissá tehetik. Ez az első lépés a szénhidrogének kiváltása felé.

Mivel a párizsi éghajlatvédelmi egyezmény aláírása óta eltelt 10 évben számottevő változás a szennyezőanyag kibocsátás terén nem történt, ezért láthatjuk, hogy bár igen fontos vállalásokat tettek a világ országai 10 éve, ennek energetikailag nagyon elenyésző hatása lett végül. A fő ok a probléma komplexitása, ugyanis a feladat széles körű szakértelmet igényel. A megoldáshoz szükséges ismerni a hidrogén reakciókinetikai viselkedését, hogy a berendezésen belül az anyag hogy hat az elemi folyamatokra. Épp ezért a pályázathoz reakciókinetikában a világ élvonalát képviselő kollégák, Turányi Tamás (egyetemi tanár az ELTE Kémiai Intézet egyetemi tanára és Nagy Tibor (HUN-REN TTK, tudományos főmunkatárs), illetve csoportjuk csatlakoztak. A következő lépcső a tüzelőrendszer, illetve a gép skálája, így kutatócsoportommal a korábbi OTKA pályázatokból megépített moduláris tüzelőberendezésen végzünk vizsgálatokat, mely az Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Jendrassik György Hőtechnikai Laboratóriumában található. Az eredmények mentén tudjuk értékelni különböző hőerőgépek üzemvitelét, javaslatokat tudunk megfogalmazni az ipari felhasználók számára.

A következő skála esetünkben már a rendszer életciklusa, így tanszékünkről Dr. Kovács Viktória és PhD hallgatója, Szalainé Kaczkó Orsolya végeznek környezetterhelési hatásvizsgálatot (Life Cycle Assessment, LCA), melyet szerencsére az ipar is egyre elterjedtebben alkalmaz, részben jogszabályi megfelelések céljából.

Mi a kutatás jelentősége?

Ha sikerrel járunk, a környezetvédelmi törekvések jogi és gazdasági vetületeit össze tudjuk hangolni a műszaki lehetőségekkel, így remélhetőleg a zöld átállást meg tudjuk valósítani. Mindig az első lépés a legnehezebb, remélhetőleg ehhez érdemben hozzá tudunk járulni.

Milyen további témákkal tervez foglalkozni az egyetemen?

Terveim garmadával vannak, motivációból sem szenvedek hiányt. Remélem, hogy a kutatócsoportom meg tud maradni a jelenleg igen turbulens felsőoktatási környezetben, hogy a fenntarthatóságot effektíven támogassuk. Ha világszinten elbukunk ebben a feladatban, sajnos bukik az emberiség is. Ez egy közös ügy, amihez az EU bár jó lendületet vett, sajnos a megújulókba vetett túlzott optimizmus és a köré alkotott jogszabályok visszaütöttek.

Bár pillanatnyilag sajnos a megoldás nem látszik globális szinten, épp ezért kell alulról építkezni és olyan megoldásokat kidolgozni, amik gazdaságilag is megállják a helyüket. A probléma összetettebb, sajnos a műszaki megoldásokkal sem állunk eddig olyan jól, mint szeretnénk, azonban sokat segít, ha ezeket a politika és a társadalom is figyelemmel kíséri, és segít az elterjesztésükben.

NÉVJEGY  *  JÓZSA VIKTOR

1989-ben született, a Nógrád megyei Diósjenőn nevelkedett, gyermekkorában pedig vadászpilóta szeretett volna lenni.  A váci Boronkay György Műszaki Középiskola gimnáziumi osztályában érettségizett, matematikából és fizikából OKTV országos 15. helyet ért el (a gimnáziumi osztály ellenére hivatalosan a szakközépiskolás kategóriában indult). Matematikából Cs. Nagy András, fizikából Jendrék Miklós tanította. „Mindketten magas szintű tudást képviseltek, és ezt kellően érdekfeszítően tudták átadni. Így az első egyetemi vizsgákon rengeteget segített a boldogulásban a stabil középiskolai háttér.”

Úgy gondolta, az ország legjobb műszaki egyetemén szeretné továbbtanulni, ezért a BME-re jelentkezett gépészmérnöknek. Sok más mérnök ismerősével, évfolyamtársával ellentétben nem voltak mérnök felmenői, szülei baráti körében sem igazán. Emiatt általános iskola felsőbb osztályaiban azt tervezte, hogy a középiskola után egyenesen a repülőgépiparba megy dolgozni. „Ugyanígy a doktori képzésen sem gondolkodtam mesterképzés közepéig” – inkább évfolyamtársai ugratták ezzel.

Az ipar helyett a tudományos szférát választotta. Úgy látja, az iparban a profitorientáció miatt kevesebb idő jut a fejlesztésre, így arra is, hogy egy-egy problémát jobban megértsenek és átütő erejű választ adjanak rá. Józsa Viktor abban bízik, hogy a pályázattal, illetve eddigi eredményeikkel a korábbi partnereink mellett a jövőben sokszor ennyi iparvállalatnak tudnak segíteni egy élhetőbb világ alakításában.

A nagy tanáregyéniségek, például Stépán Gábor, Halász Gábor, Lajos Tamás nagy hatással voltak a gondolkodására, ezáltal egy svájci bicskához hasonló eszköztárat kapott, amivel olyan problémákat is hatékonyan meg tudott oldani, amelyekhez nagyon kevés előismerettel rendelkezett – meglepő módon ide sorolja a tüzeléstechnikát is, amelyhez a legmegfelelőbbnek azt tartaná, „ha valaki egyharmadrészt vegyész, egyharmadrészt fizikus és egyharmadrészt mérnök lenne” – jegyzi meg humorosan.

Ez a környezet elmondása szerint folyamatosan új ismeretekkel gyarapítja. „Nincs megállás.” Az egyetemi oldalt az ipar pedig olyan műszaki kihívásokkal keresi meg, amelyek nem tipikus megközelítést igényelnek, ráadásul a megoldás felét adja ki csupán a meglévő tudományos eszköztár. „Ez a paletta igen széles, esetemben a két véglet a rákos megbetegedések gyógyításától az űrkutatásig terjed, a kettő között pedig rengeteg energetikai problémát találunk.”

Benesóczky L.