Ny Tekniks chefredaktör Per Danielson intervjuar i avsnitt #38 i podden Allt du vehöver veta om ny teknik reportrarna Linda Nohrstedt och Johan Kristensson om vätgasens framtida roll i energisamhället. Här följer en textversion av samtalet.
Varför är vätgas så hett just nu?
Förväntningarna har aldrig har varit så höga på vätgasen som just nu. Både länder och företag hoppas att vätgas ska bli energibäraren som gör det möjligt att minska eller helt få bort sina fossila koldioxidutsläpp.
Den stora drivkraften är att det går att använda överskottsel från vindkraft eller solkraft för att framställa grön vätgas genom elektrolys. Då bildas bara syre och värme som biprodukt.
Vätgas kan sedan lagras så att energin kan användas senare.
Flera länder har därför tagit fram vätgasstrategier, i Sverige har Fossilfritt Sverige tagit initiativ till en sådan strategi, och företag börjar lansera produkter för framställning och lagring av vätgas. Nyligen har t ex australiensiska företaget Lavo lanserat ett system för energilagring med hjälp av vätgas i villan och vindkraftstillverkaren Siemens ska ta fram vindkraftverk med inbyggda elektrolysörer för att producera vätgas till havs.
Vad är vätgas?
Vätgas är en gas där väteatomerna sitter ihop två och två. Vid rumstemperatur och normalt tryck är vätgas just en gas, men vid riktigt kalla temperaturer blir den flytande.
Vad används vätgas till i dag?
I dag används vätgas främst till att raffinera oljeprodukter och till att tillverka ammoniak för konstgödsel. Ungefär 180 000 ton vätgas används varje år i Sverige, vilket motsvarar cirka 6 TWh per år. Den är huvudsakligen av fossilt ursprung, mestadels kommer den från naturgas. Knappt 3 procent av den vätgas som används i Sverige kommer från elektrolys.
Vilken roll kan vätgas ha i ett framtida energisystem?
Framför allt kan vätgas lagra energi, så att den kan användas vid ett senare tillfälle. Det är värdefullt när energiomställningen gör oss mer beroende av intermittenta energikällor som sol och vind. När solen skiner och vinden blåser kan vi producera el, som används för att producera vätgas som sedan lagras. När energin sedan behövs kan den t ex omvandlas till el via en bränslecell för att driva ett fordon eller ledas ut på elnätet.
Hur kan en nationell satsning på vätgas utveckla en ny svensk industrigren?
Vätgasens roll för att göra stålproduktionen fossilfri är det tydligaste exemplet. Slår det väl ut kan vi sannolikt exportera den tekniken.
Sen är ju vätgasen oerhört mångsidig. Får Sverige igång produktion och distribution inom ett område, till exempel för järn- och stålindustrin, så kan det ge ökad användning på en rad andra områden, exempelvis för fordon. Men det krävs nog att staten är med och driver satsningen eftersom det kostar mycket att bygga upp ett sånt här ekosystem.
Hur stora miljövinster kan man man uppnå med vätgas som energibärare?
Det beror på många faktorer. Framför allt beror det på hur vätgasen tillverkas. Den vätgas som används i dag framställs främst från fossila källor, t ex naturgas och stenkol. Ska det bli en miljövinst måste det vara grön vätgas som produceras, dvs med hjälp av el i elektrolys eller genom reformering av biogas eller omvandling av biomassa.
Miljövinsten beror också på hur brett vätgasen slår igenom.
Fossilfritt Sverige pekar i sin vätgasstrategi på att de i dag kända vätgasprojekten i Sverige (bla Hybrit, LKAB, Ovako, Scania, Volvo AB) skulle kunna åstadkomma en utsläppsminskning på drygt 30 procent av Sveriges nationella koldioxidutsläpp.
För det krävs cirka 55 TWh el i de projekt som valt elektrolys som produktionssätt. Så den förnybara elproduktionen behöver säkerligen byggas ut.
Nackdelar med vätgas?
En nackdel är explosionsrisken. Många av oss har gjort knallgasexperimentet i skolan och vet att vätgas kan explodera i kontakt med syre. Hindenburgolyckan avskräcker säkerligen också, även om det var så länge sen som 1937 när luftskeppet brann upp.
Även om vätgas har en betydligt högre självantändningstemperatur, runt 560 grader Celsius, jämfört med till exempel jetbränsle som används i flygplan, som har 210 grader, är explosionsrisken både en teknisk utmaning och en psykologisk utmaning.
En annan nackdel är gasens beskaffenhet. Väte är det lättaste grundämnet och består bara av en proton och en elektron. Det gör att vätgasmolekylen är väldigt liten, och därmed svår att lagra. Molekylerna kan slinka ut genom pyttesmå hålrum.
En annan nackdel är att vätgas i princip inte finns naturligt, utan måste framställas. Det är alltså ingen energikälla utan energibärare.
Vad är utmaningarna med att utveckla användningen av vätgas i exempelvis transportsektorn och som mellanlager av förnybar energi?
En utmaning handlar om hönan och ägget-problematiken. Vad ska byggas först, tankstationer för vätgas, eller bränslecellsbilar, eller elektrolysörer, eller mer förnybar elproduktion.
En annan utmaning handlar om att gå från enstaka pilotprojekt till större skala. Det har bedrivits flera svenska power to gas-projekt som det har varit väldigt tyst om under de senaste 3-4 åren.
Det finns också utmaningar knutna till energiförluster i samband med komprimering och förvätskning av vätgas för lagring och transport, samt kostnadskrävande material för detta.
Hur mycket energi går det åt för att göra vätgas?
Det går åt cirka 50-55 kWh för att producera ett kilo vätgas med elektrolys, som i sin tur ger 33 kWh elenergi, som man kan köra tiotalet mil med i en personbil, enligt Vätgas Sverige.
Just den dåliga systemverkningsgraden är av många ansedd som vätgasens akilleshäl. Därför spår många att den främst kommer att användas inom tunga transporter där batterier inte räcker till, samt inom industri och lantbruk.
Vilka är de största vätgasaktörerna på den svenska marknaden?
Mest kända för Ny Tekniks läsare är nog Powercell, som tillverkar bränsleceller för fordon, båtar och stationära applikationer.
Sandvik Materials utvecklar komponenter till bränsleceller, liksom Impact Coatings och Cell Impact. Höganäs tillverkar komponeneter till så väl bränsleceller som elektrolysörer. Siemens Energy tillverkar gasturbiner som kan drivas av vätgas och Linde, tidigare Aga, har nyligen gjort en satsning på vätgas.
Men Sverige är inte speciellt starkt på området. I Norge finns till exempel Nel, en av de stora tillverkarna av elektrolysörer.
Vilka är riskerna med att använda vätgas som drivmedel?
I Norge exploderade en tankstation sommaren 2019, på grund av en läckande ventil, vilket ledde till intensiv debatt om lämpligheten med vätgas. Men även fossila bränslen kan bli explosiva vid blandning med luft. Fördelen med vätgas är att den är så lätt och stiger rakt upp i atmosfären vid läckage. Men visst måste fordon och farkoster designas med det här i åtanke. Man ska dock komma ihåg att industrin har använt vätgas under lång tid redan, så det finns rutiner för hantering.
Vad kostar det att tanka vätgas?
Den fossilfria vätgasen man tankar i Sverige kostar cirka 80 kronor per kilo, vilket gör att drivmedelskostnaden är något billigare än en vanlig bensin- eller dieselbil. Men mycket dyrare än en elbil.
Den fossilfria gasen är i dagsläget flera gånger dyrare än den som framställs av fossil råvara. Priset på den gröna vätgasen måste därför ner. Med billigare elektrolysörer och billigare förnybar kraft kanske den kan ner till under 10 kronor per kilo till 2050.
Vad är de stora skillnaderna mellan en elbil och en vätgasbil?
I elbilen lagras energin i ett batteri. I en vätgasbil, eller bränslecellsbil, lagras den som komprimerad vätgas i tankar.
Elbil kan vara ett lite missvisande namn för en bil med batteri. På engelska säger man därför battery electric vehicle för elbil respektive fuel cell electric vehicle för en vätgasbil.
Båda är alltså elfordon, där elektricitet driver en elmotor som i sin tur driver hjulen. Det enda som skiljer dem åt är hur energin som blir elektricitet lagras. Och även vätgasbilar har för det mesta batterier, om än mindre än i elbilar.
Hur produceras och transporteras vätgasen till exempelvis tankstationer?
Pratar vi grön vätgas så är tanken att det ska ske med hjälp av elektrolysörer på platser där det finns gott om förnybar energi. Men idag tillverkas mindre än 5 procent av all vätgas på detta sätt i världen.
Blå eller grå vätgas, som har fossilt ursprung, produceras vanligen genom reformering av naturgas eller förgasning av kol.
Vätgasen transporteras därefter komprimerad i gasledningar i marken eller i tankar på lastbil, tåg eller båt. Den kan även förvätskas, det vill säga kylas ner till -253 grader så att den blir flytande, men det görs inte i Sverige idag.
Vad kan gå fel?
En omfattande explosion eller en storbrand, i stil med vad som drabbade Hindenburg, skulle nog lägga krokben för de flesta vätgassatsningarna.
Mindre uppseendeväckande, men ändå problematiskt, skulle det också vara om utbyggnaden av förnybar elproduktion, och utbyggnaden av elnät, inte håller jämn takt med efterfrågan på grön vätgas.
