Klimat.

2020-06-29 18:30
  • Bild: Pontus Lundahl/TT
Puffetikett
Dagens ETC

200 år gammal teknik – som kan ge en grön framtid

Tekniken är nästan 200 år gammal, men det är först på senare tid som vätgas och bränsleceller blivit ett ekonomiskt rimligt alternativ och en väg framåt och ut ur fossilberoendet. Dagens ETC ger dig en snabbkurs i varför.

Vill du fortsätta läsa?

Bli prenumerant på Dagens ETC!
Om du redan är det loggar du in här.

Betala per vecka

Från

39 kr

Beställ här!

Din prenumeration på Dagens ETC förnyas varje vecka. Avsluta när du vill.

Betala per månad

Från

139 kr

Beställ här!

Din prenumeration på Dagens ETC förnyas varje månad. Avsluta när du vill.

För en vecka sedan meddelade Fossilfritt Sverige att de kommer att ta fram en nationell vätgasstrategi. Ett par dagar senare undertecknade Tysklands förbundskansler Angela Merkel ett miljöpaket där en likadan ingår. I Danmark planeras storskaliga vindkraftsparker till havs som ska bidra till produktion av vätgas och flytande bränslen. Och i början av juli väntas EU-­kommissionen tillkännage en stor satsning på området.

Vätgas är helt enkelt det nya svarta. Och enligt många bedömare en högst framkomlig väg när det gäller att bryta loss världen ur fossilberoendet. Till exempel uppskattas vätgas producerad från förnybar el år 2050 svara för en fjärdedel av det totala energibehovet i Europa och industrin sysselsätta 5,4 miljoner människor.

– Ja, vätgas gör att man kan använda förnybar el också för att ersätta fossila bränslen i industrin och transportsektorn, säger Tomas Kåberger, professor i industriell energipolicy vid Chalmers i Göteborg, som återkommande talat sig varm för tekniken.

Plus och minus

På papperet har vätgas en rad förtjänster. Råmaterialet är väte, universums vanligaste grundämne. En bil som drivs med bränsleceller och vätgas har en verkningsgrad på över 50 procent, betydligt bättre än en bilar med förbrännings­motorer. Och de enda ”avgaser” som avges från en sådan bil är resultatet av vätgasens reaktion med syre – alltså vatten.

Men den som ögnar igenom det finstilta upptäcker också hindren. Att väte är ymnigt före­kommande är inte samma sak som att vätgas är det. I stället är vätet oftast bundet till eller i andra ämnen, ett är vatten, vilket gör utvinningen av vätgas till en ofta dyr och komplicerad historia. Och inte alltid helt miljövänlig.

Teslakungen kritisk

Inom industrin är det idag vanligt att vätgas framställs ur fossilgas genom så kallad ångreformering. Problemet är att processen ger ifrån sig restprodukten koldioxid. Lösningen är därmed fjärran från dagens visioner, även om möjligheten finns att fånga in utsläppen redan vid produktionen, innan de sipprar ut i atmosfären.

Framtiden ligger i stället i att framställa vätgas genom elektrolys – en hittills dyr metod där elektricitet används för att spjälka upp vattenmolekyler till vätgas och syre. Klimatnyttan varierar också beroende på hur grön elen är. Dessutom går upp till 40 procent av energin för­lorad i processen.


Prenumerera på ETC:s Klimatnyhetsbrev

 

Avsaknaden av infrastruktur för tankning av vätgas samtidigt som elbilsbatterier är billigare och ger mindre effektförluster har fått Teslakungen Elon Musk att kalla bränsleceller (på engelska ”fuel cells”) för idiotceller (”fool cells”).

Priset en faktor

Samtidigt blir invändningen om elens ursprung i samband med elektrolys allt mindre relevant i takt med att produktionen av energi från förnybara källor ökar.

– Nu har sol- och vindel blivit så billigt att den totala kostnaden för elen är lägre än priset på olja per energienhet, påminner Tomas Kåberger.

Försök pågår också med att framställa vätgas med hjälp av cyanobakterier och artificiell fotosyntes, men när sådana metoder kan ta klivet ut från laboratoriet är det ingen som vet.

Ett sista stort problem är den enorma kostnad som en infrastruktursatsning – produktionsanläggningar, distributionsnät och tankstationer – innebär.

Rätt ordning

Inget av hindren är enligt Tomas­ Kåberger svårt att gå runt. Allt handlar om var du sätter första spadtaget.

– Att bygga en infrastruktur för att distribuera vätgas är en besvärlig process, så det är en dålig idé att börja med transportsektorn, säger han.

– Klokt vore att börja i de stora centrala anläggningarna, till exempel i dem för kolfritt stål och inom drivmedelsindustrin för att producera drivmedel från biomassa med hjälp av vätgas från el.

Vad gäller kostnader tvekar inte Tomas Kåberger kring att till exempel elektrolysörerna snabbt kommer att bli billigare. Det är bara att titta på kostnadsutvecklingen för solceller eller batterier. Allt handlar om att få upp skalan på produktionen.

– Det är som med allt annat. Om producenterna bara får träna och testa sig fram kommer det att bli billigare. Men det är bättre att göra det lönsamma först. Nere i Spanien och Portugal pratar de till exempel om att ta över överskottsel från solcellsanläggningar för att producera vätgas och mata in i existerande gasnät. Det finns saker som redan nu kan göras utan någon särskild infrastruktur, säger han.

Vätgasens ABC

Bränslecell

En bränslecell – vätgasbilens motsvarighet till vanliga elbilars batterier – omvandlar den kemiska energin i ett bränsle till elektricitet med hjälp av ett oxidationsmedel. Vanligast är att använda sig av vätgas och syre, vars restprodukt då blir rent vatten.

Historia

Den första fungerande bränslecellen byggdes av William Robert Grove redan 1838, men det var först året därpå som han lyckades producera elektricitet med hjälp av just syre och väte.

Kostnad

Även om priset för bränslecellsbilar än så länge är utom räckhåll för de flesta räknar biltillverkarna med att de kommer att kunna vara konkurrenskraftiga gentemot fossil­bilar omkring år 2025.

Godstrafik

Det är särskilt inom godstransporter som vätgas kan konkurrera ut batteridrift, eftersom en elektrisk lång­tradare kräver enorma batterier för att klara tyngden från lasten. Även flygplan och fartyg är transportmedel där batteriernas storlek för vätgas till ett bättre alternativ.

Effektivitet

En elbil som drivs med bränsleceller och vätgas är betydligt mer effektiva än bilar som drivs med förbränningsmotorer – närmare 50 procents verkningsgrad, jämfört med 20-30 procent för en bensin­driven bil. Samtidigt ligger de fortfarande en bit efter en elbil som drivs med batterier, som lyckas använda 80 procent av energin till att driva bilen.

Elektrolysör

En elektrolysör använder el för att splittra vattenmolekyler Ttill syrgas och vätgas.

Kemi

Energidensiteten i vätgas är hög per massenhet men låg per volymenhet. Det innebär att det är utmanande att både lagra och transportera vätgas till en rimlig kostnad.

Tankning

I Sverige finns i dagsläget endast fem tankstationer för vätgas: i Umeå, Göteborg, Sand­viken, Mariestad och på Arlanda. Planer finns dock för att sätta ytterligare en handfull tankstationer det närmaste året. Som jämförelse har Danmark sju stationer och Norge hela åtta.

Politik

EU-kommissionen har tillsammans med europeiskt näringsliv avsatt 8,7 miljarder euro, motsvarande 91 miljarder kronor, under kommande ramprogramsperiod till sektorn och vätgas har utsetts ett fokusområde för Europa så fort coronakrisen är avklarad.

Utjämning

Eftersom de förnybara energi­källorna sol-, vind- ochC vågkraft är ojämna till sin natur har vätgas potential att fungera som effekt­utjämnare och för lagring av överskottsenergi. Som sådan kan den också bidra till en ökad takt när det gäller utbyggnaden av förnybar energi.

800dagar

Vätgas

En molekyl bestående av två väteatomer. Vätgas är i sig ingen energikälla eftersom det krävs energi för att producera den. Däremot är den en energibärare som kan användas för att fri­­göra energi i till exempel bränsle­celler och alltså driva fordon.

Säkerhet

Bränslecellsbilar är minst lika säkra som vanliga fossilbilar. Som exempel kan nämnas att biltillverkaren Hyundais vätgasmodell Nexo år 2019 §tog plats på Folksams lista över årets mest säkra bilmodeller.

Klimatkampen: Vätgas kontra batteri

Även om restprodukten från en bränslecell är vatten så är vätgasbilens klimatnytta avhängig både vilken el som använts vid produktionen av vätgasen och de utsläpp som produktionen av bränslecellen och fordonet ger upphov till.

En tysk studie – baserad på en tysk elmix, än så länge smutsigare än den svenska – visar att vätgasbilar efter 15 000 körda mil ger upphov till 75 procent mer utsläpp av koldioxid än en batteridriven elbil med 35kW stort batteri. Vid tillverkning av batteribilar med större batteripaket (60kW) är utsläppen större för batteribilen.

Både batteri- och vätgasbilar är dock bättre än fossilbilar avseende utsläpp.

Källor: myfuelcell.se, Vätgas Sverige, Recharge, The Energyst, Climate Home News