Är vätgas framtidens energibärare?

Vätgas är en energibärare precis som elektricitet. Det betyder att vätgas inte är någon primär energikälla, men som kan användas för att lagra, transportera och tillhandahålla energi. Flexibiliteten är stor eftersom vätgas kan produceras ur alla typer av energikällor, t ex solenergi. Vid förbränning är restprodukten vatten, till skillnad från fossila bränslen eller biobränslen, som avger växthusgasen koldioxid.

DEN GLOBALA UPPVÄRMNINGEN ACCELERERAR
Sedan 50-talet har forskare kunnat observera en fortlöpande temperaturökning i atmosfären och varnat för konsekvenserna för fortsatta koldioxidutsläpp. Det är dock först de senaste två årtiondena som varningarna övergått till att bli alarmerande när glaciärer och permafrost smälter i allt snabbare takt. Växthusgaserna koldioxid och metan får solinstrålningen att i högre grad stanna kvar i atmosfären. Idag står det utom tvivel att det är människan som är orsaken till den globala temperaturökningen.

Enligt många forskare har vi redan passerat gränsen för att kunna backa tillbaka och återställa koldioxidhalten i atmosfären till förindustriell tid. För mycket koldioxid finns bundet i bland annat världshaven för att kunna återställa balansen. Inte ens om vi skulle stoppa all fossil förbränning idag skulle koldioxidhalten fortsätta att öka i atmosfären under ett par årtionden.

NYA ENERGILÖSNINGAR ÖVER NATIONSGRÄNSER
Om vi vill begränsa den globala temperaturökningen behöver nya energilösningar utvecklas. Utmaningen är att minska utsläppen av koldioxid och samtidigt säkerställa ekonomiskt välstånd. En annan utmaning är att förena världens länder och lösa klimatfrågorna tillsammans och inte enbart inom varje lands egna gränser. Majoriteten av världens länder har inte Sveriges gynnsamma förutsättningar med de fossilfria energislagen solenergi, vattenkraft, vindkraft, kärnkraft och biokraftvärme.

OBEGRÄNSAD ENERGI FRÅN SOLEN
Att använda solen som energikälla är möjligt i majoriteten av världens länder, inte minst i den fattigare delen av världen. Solceller är en teknik som är enkel att installera, tack vare få och enkla komponenter, saknar rörliga delar, kräver minimalt underhåll och behöver sällan tillstånd. I många länder som idag är beroende av exportintäkter från olja och naturgas, kan vägen till en fossilfri värld lösas genom att bygga upp produktionskapacitet för solproducerad el. Problemet ligger i de stora energiförluster som uppstår när solelen skall överföras till exempelvis Europa.

PRISET FÖR VÄTGAS SJUNKER
En lösning är att framställa och lagra vätgas med hjälp av solceller. Det är en tillgänglig teknik, men fortfarande ganska dyr produktionsmetod. Konsultföretaget Bloomberg New Energy Finance gjorde i april 2020 en bedömning där framställningen av vätgas beräknades kosta ca 20 svenska kronor per kilo år 2030, vilket inkluderar produktion, distribution och lagring. Priset skall jämföras med ca 10 svenska kronor per kilo för naturgas.

VÄTGASENS EGENSKAPER
Det finns en hel del intressanta fakta om vätgas, vars egenskaper med fördel kan förenas med solceller för vätgasproduktion:

• Vätgas finns naturligt i atmosfären
• Vätgas är det vanligaste och lättaste grundämnet
• Elen från solceller kan användas för att producera vätgas
• Restprodukten syrgas är användbar inom industrin, medicinteknik m m
• Vätgas är en energibärare som kan lagras och transporteras långa sträckor
• Vid förbränning sker inga utsläpp av koldioxid eller andra växthusgaser
• Restprodukten efter förbränning är rent vatten
• Läckage av vätgas är biologiskt ofarligt

Däremot är vätgasen explosiv när den blandas med syre i ett begränsat utrymme. Därför är vätgas klassat som brandfarlig och skall hanteras därefter.

MÅNGA OMVANDLINGSSTEG GER SÄMRE VERKNINGSGRAD
Nackdelar som är förknippade med vätgas är att omvandlingsprocessen från till exempel solel till vätgasproduktion och därefter komprimering för lagring i tuber genererar omvandlingsförluster. Vid storskalig framställning i länder och regioner med hög solinstrålning behöver teknikens sämre verkningsgrad inte ha någon avgörande betydelse. Ett problem är att vätgasens molekyler är så små att de tränger igenom de flesta material. Det ställer höga krav på lagringstekniken. En lösning är att blanda upp vätgasen i metanol, vilket minskar risken för läckage. En annan lösning är att använda kompositmaterial i rör och tuber, som inte har samma utmattningsfenomen som aluminium och stål.

VÄDER- OCH ÅRSTIDSBEROENDE ELPRODUKTION KAN VÄNDAS TILL FÖRDEL
Solcells- och vindkraftsanläggningar i Sverige är både årstids- och väderberoende. Under sommarhalvåret är risken att solceller producerar mer el än vad som förbrukas inom landet, vilket innebär ett elöverskott som är svårt att utnyttja. Våra grannländer, till exempel Tyskland och Danmark, har samma problematik. Under vinterhalvåret är förhållandet det motsatta, när vindkraften under perioder producerar mer el än det aktuella elbehovet.

Dock behöver överskottselen inte gå förlorad, utan kan med fördel användas för produktion av vätgas. Den kan lagras och konverteras till el när det råder effektbrist, något som blivit allt påtagligare i södra Sverige efter att två kärnkraftsreaktorer vid Ringhals lagts ner de senaste två åren.

INDUSTRIN STÅR INFÖR ETT ENERGISKIFTE
Framställning av vätgas genom sol- och vindkraft är intressant, både för lokal och storskalig produktion. Vätgas kommer sannolikt att bli en allt viktigare energibärare för att säkra både el- och effektbehovet för industrin. Sverige har goda möjligheter att byta kol och koks vid stålproduktionen i norra Sverige till vätgas. Ett ton stål orsakar utsläpp av nästan två ton koldioxid, så en övergång till vätgasbaserad stålproduktion skulle ge en kraftig reduktion av koldioxidutsläpp i Sverige.

Artikel skriven av Ulf Wengeler.