Hydrogen som miljøvennlig drivstoff
Publisert: 13.04.2010
Sammen med batteridrevne elbiler er hydrogen per i dag det eneste drivstoffet som kan gi nullutslippstransport, gitt at strømmen batteriet lades med og hydrogenet blir produsert fra en fornybar energikilde. Hydrogen har den fordelen at man raskt kan fylle opp tanken og at det er svært lett. Nye brenselcellebiler bruker i underkant av 100 gram hydrogen på mila; man trenger altså ikke mange kiloene for å få en rekkevidde på en hydrogenbil opp i mot det en vanlig bensinbil har i dag. En av utfordringene med hydrogenteknologien er at hydrogengassen tar opp mye plass og dermed krever lagring under svært høye trykk for at tankene ikke skal bli upraktisk store. Status per i dag er at man kan lagre nok hydrogen i en personbil til å få en rekkevidde på omtrent 400 km, uten at det går på bekostning av bagasjeplass og design av bilen .

 
Kilder til hydrogen
 
Det finnes svært mange kilder til hydrogen. En av de største kildene til hydrogen, som vi omgir oss med i hverdagen, er vann (H2O). For å produsere hydrogen fra vann benyttes en prosess som kalles elektrolyse, hvor elektrisk strøm ledes gjennom vannet og splitter det i oksygengass og hydrogengass. Energien som blir tilført i prosessen får man tilbake når hydrogenet går gjennom en brenselcelle, som reverserer prosessen og produserer elektrisitet og vanndamp. Hvis kilden til elektrisitet er fornybar, vil en kunne oppnå 100 % fornybar hydrogen. I et elektrisitetsnett med stadig mer variable produksjonskilder som vind og sol vil det være nødvendig å balansere strømnettet. Å bruke overskuddsstrøm til å produsere hydrogen kan være en løsning på denne utfordringen.
 
En annen fornybar energikilde til hydrogen er bioenergi. Biogass produseres naturlig i nedbrytningsprosesser og finnes dermed ved alle søppelfyllinger og renseanlegg. Det har i senere tid også dukket opp såkalte bioreaktorer som er spesialbygde tanker som maksimerer uttaket av biogass fra en nedbrytbar kilde. Det er metanet (CH4) i biogassen som kan konverteres til hydrogen. Det gjør man ved hjelp av en prosess hvor metanet blandes med vanndamp og utsettes for høye temperaturer. Resultatet er en gass som hovedsakelig inneholder hydrogen og CO2. Hydrogenet i denne prosessen kommer både fra metangassen og fra vanndampen. Nye teknologier som inkluderer CO2-fangst i prosessen utvikles av flere aktører i Norge.
 
Mange bedrifter har også overskuddshydrogen fra annen produksjon. Eksempler på dette kan være produksjon av klorgass slik som på Rafnes i Grenland. Hydrogenstasjonen til Statoil på Herøya får alt hydrogenet fra Rafnes. Hydrogengass er også et biprodukt ved limproduksjon. Ved Dynea i Lillestrøm blir hydrogenet i dag brukt som varmekilde (forbrenning), men bedriften har potensial til å utnytte det til transportformål i stedet.
 
Andre kilder som blir brukt til å produsere hydrogen er naturgass og kull. Dette er som kjent ikke fornybare energikilder, men hydrogenproduksjon fra disse kildene kan gjøres karbonnøytral ved hjelp av CO2-fangst og deponering. Hydrogen fra naturgass blir produsert på samme måte som for biogass, mens hydrogen fra kull er noe mer komplisert siden man først må gassifisere kullet. Per i dag er naturgass kilden til mer enn 90 % av alt hydrogen som blir produsert. Dette hydrogenet blir i all hovedsak brukt til oppgradering av olje i raffineri samt fremstilling av ammoniakk for produksjon av gjødsel.
 
I tillegg til de ovennevnte teknologiene forskes det på et mylder av andre spennende teknologier for produksjon av hydrogen:
En ny og spennende måte å produsere hydrogen fra naturgass på, såkalt plasma-cracking, er en prosess som kan utnyttes i stor og liten skala, og hvor resultatet er hydrogen og karbonpulver. I så måte tar en ut CO2 og gjør det enkelt håndterbart og som en ressurs til annen industri. Andre teknologier det jobbes med er direkte produksjon av hydrogen ved hjelp av sollys (fotolyse), produksjon fra spesielle alger, produksjon i høytemperaturreaktorer med mer.

Hydrogenbil = elbil med ”hydrogenbatteri”
 
En hydrogenbil er i bunn og grunn en helt vanlig elbil hvor batteriet er byttet ut med en hydrogentank og en brenselcelle. I så måte drar hydrogenelektriske biler nytte av utviklingen av batterielektriske biler. I og med at man må bruke mer energi på å produsere hydrogen enn å bruke strømmen direkte, kan det være fornuftig med elektriske hydrogen/batteri hybridbiler, for eksempel med 50-100 km rekkevidde på batteridrift og 500 km på hydrogen. Batterier er tunge, og en hybridløsning vil derfor kunne øke bilens rekkevidde uten at vekten blir et problem.
 
Man kan også se for seg stasjoner i fremtiden der hydrogen, elektrisitet og biodrivstoff er tilgjengelig, med en kostnad ved ”pumpa” som direkte reflekterer energikostnaden brukt i prosessen for å lage drivstoffet. Da kan for eksempel en forbruker bestemme om han vil lade batteriet et par timer med eksisterende ladeteknologi, eller 15 minutter ved en framtidig hurtigladingsteknologi for å kunne kjøre nye 150 km, eller fylle opp hydrogentanken på fem minutter slik at han kan kjøre nye 500 km. Batterilading vil være billigst siden det er mest energieffektivt, men vil gi liten rekkevidde og lang ladetid. Fylling med hydrogen vil koste mer, men man oppnår kortere fylletid og større rekkevidde.

Virkningsgrader
 
Alle typer energibærere krever en viss mengde energi for å produseres, enten det dreier seg om bensin, biodrivstoff, elektrisitet eller hydrogen. Energibæreren taper ytterligere energi når den blir omgjort til dens formål, som for eksempel kan være framdriften av en bil. Alt etter hvilken kilde til hydrogen man benytter, kreves det ulike mengder energi, og man måler energiforbruket som regel i elektrisk energi. Ved hydrogenproduksjon via elektrolyse regner man omtrent 75 % virkningsgrad; det vil si 25 % av energien går tapt. Videre taper man 12-20 % i komprimering av hydrogengassen, og man er da nede på 60-65 % av opprinnelig energi når hydrogenet befinner seg på tanken. Hydrogenet blir så omgjort igjen til elektrisitet i brenselcella i bilen. Denne har en virkningsgrad på 60 %. Man ender da opp med at 40 % av opprinnelig elektrisk energi går med til framdrift av bilen. Hvis man i stedet bruker biogass eller naturgass som kilde til hydrogen, vil energi- og elektrisitetsregnskapet se annerledes ut.
 
Elektrolyseteknologien utvikles stadig – det samme gjelder brenselceller. Det utvikles også kompressorer som bruker spillvarme til komprimering, og man kan i så måte spare elektrisk energi, slik at andelen elektrisk energi som gjenstår til framdriften blir større. Energien som ikke blir omgjort til elektrisitet i brenselcellene blir omgjort til varme, og man kan benytte denne varmen til oppvarming av bilkupéen; noe som trengs store deler av året i Norge.

Hydrogenprosjekter i Norge
 
Norge står i en særstilling når det gjelder hydrogen. Vi har enorme mengder fornybar energi tilgjengelig, og vi har lang erfaring med produksjon av hydrogen i stor skala. I så måte ligger forholdene til rette for en norsk storsatsning på hydrogen. I 2003 ble HyNor-prosjektet initiert. Målet var å bygge hydrogeninfrastruktur mellom Oslo og Stavanger for å få en markedsnær test av hydrogen som drivstoff og få demonstrert forskjellige måter å produsere hydrogenet på. I 2009 var det etablert fire stasjoner i Norge, og hydrogenveien ble offisielt åpnet av HM Kronprins Haakon og daværende samferdselsminister Liv Signe Navarsete den 11. mai. Samtidig ble verdens første hydrogen- og elbilrally arrangert, og over 30 biler deltok i løpet. HyNor og rallyet har høstet stor internasjonal oppmerksomhet og har rettet søkelyset mot hva vi får til her i Norge. HyNor-prosjektet går nå inn i sin andre fase og koordinerer innsatsen med opprettelsen av tre nye stasjoner i Oslo-regionen i 2010/2011, samt en ny hydrogenstasjon i Stavanger og i Bergen.

Anbefalte web-sider:
Norsk Hydrogenforum: http://www.hydrogen.no
HyNor prosjektet: http://www.hynor.no
Nyheter om hydrogen og brenselceller: http://www.fuelcellsworks.com

Norges Miljøvernforbund

Besøksadresse:
Ludeboden,
Skuteviksboder 24,
5035 Sandviken
Postadresse:
Postboks.593, 5806 Bergen

Kontaktinformasjon

Tel: 55 30 67 00
Faks: 55 30 67 01
Epost: nmf@nmf.no
Org.nr: 871 351 082
Kontonr: 3633 41 17116
fb_liten twitter_liten

Nyhetsbrev

Hold deg oppdatert på nyheter fra NMF.
Registrer deg med din e-postadresse:
Epost :
Liste :