Utmaning att ersätta fossil energi med vätgas
Tema Energi
Vätgas kan bli en självklar del i framtidens energiförsörjning. Men först måste man komma framåt i frågor om effektivitet och lagring. Det menar Stefan Grönkvist, professor inom energiprocesser.
I energidebatten lyfter många fram vätgas som en lösning för att fasa ut fossila bränslen. Det gäller bland annat för industriprocesser, som drivmedel och för balansering i energisystemet. Om vätgas framställs med el från förnybara källor släpper den bara ut vattenånga vid både produktion och användning.
En stor fördel är att vätgas kan lagras – jämfört med batterier är det också mindre kostsamt – vilket kan göra vätgasen intressant i en energiomställning, enligt Stefan Grönkvist . Han forskar om energisystem, hur energitekniska lösningar fungerar på marknaden, deras lönsamhet och infrastruktur.
– Fler och fler lyfter fram fördelen med att använda vätgas för lagring eftersom vi har en ökad andel icke planerbar elproduktion, säger han.
Tanken är att den elproduktion från exempelvis sol- och vindkraft, där tillgången inte är planerbar, ska balanseras av ett energilager med vätgas som kan generera el när vinden inte blåser eller solen inte lyser. Genom att producera vätgas vid låga elpriser och tömma lagret vid högre elpriser kan man få lönsamhet.
Förluster i omvandling
En utmaning för att få kalkylen att gå ihop är att minska energiförlusterna vid framställningen av vätgas. Den mesta vätgasen produceras idag med hjälp av fossila råvaror. I den miljövänligare varianten, med elektrolys, spjälkas vattenmolekyler till vätgas och syre, vilket kräver mycket elenergi.
Även nästa steg – om vätgasen omvandlas till el med bränsleceller – sker till priset av stora förluster. Sett över hela cykeln från och till el försvinner minst hälften av energin som sätts in. Hur man kan uppnå högre verkningsgrad undersöks i ett projekt kallat PUSH som leds av KTH.
Också formen för lagring behöver utvecklas, eftersom vätgas är väldigt utrymmeskrävande. Komprimerad vätgas är teknologin som används idag. Men om vätgas ska användas på bred front behöver man titta på fler möjligheter, understryker Grönkvist.
Alternativen kan vara att omvandla vätgas till en annan kemisk form, exempelvis metanol, metan eller ammoniak eller som flytande organisk.
Bygga system med rörledningar
Vid en studie för industrisatsningen Hybrit, som framställer fossilfritt svenskt stål, fann Grönkvists forskarlag att metanol var konkurrenskraftigt i förhållande till lagring i klädda bergrum (väggar kläs in med ett material som tätskikt). Även en flytande organisk form av vätgaslagring har kommit väl ut vid utvärderingar.
– Vilket som är den bästa lagerlösningen varierar från situation till situation. Det är viktigt att vi inte låser in oss vid någon teknologi, utan fortsätter studera olika lösningar.
En öppning för lagring av vätgas kan vara om det kommer att investeras i ny infrastruktur för transport av vätgas i Sverige.
– Om vi bygger ut rörledningar för vätgastransporter kan ju den infrastrukturen även användas för att lagra vätgas, säger Stefan Grönkvist.
Drivmedel för lastbilar
Han framhåller vätgasens potential som drivmedel för tunga transporter. Inte minst på grund av tankningstiden som är minst tre gånger snabbare än för batterier, och räckvidden, uppemot dubbel så lång jämfört med batteridrift, enligt Grönkvist.
Huruvida det verkligen finns god ekonomi för en bred användning av vätgas i framtidens energisystem kan vara svårt att sia om.
– Vi har ju en omfattande samhällsdiskussion om vätgas idag, och det finns god potential men det är viktigt med försiktighet och att satsningarna inte görs oöverlagda, säger Stefan Grönkvist.
Text: Christer Gummeson