Hydrogen, vindkraft og solceller
Sted: Ukjent
Foto: Shutterstock

Hydrogen og fornybare energikilder er en god kombinasjon.

Hydrogen: Lett gass til tunge oppgaver

Elbiler til privat bruk fungerer fint med sin batteridrift, men skal trailere, busser og skip elektrifiseres, vil trolig brenselceller og hydrogen være et bedre alternativ.

Ulf Eriksen
Ulf Eriksen
Avdelingsleder, Hydrogen

Ulf Eriksen leder enheten Hydrogen i Statkrafts forretningsområde Vind- og solkraft Europa. (Foto: Ellen Johanne Jarli)

Når ikke bare privatbiler, men også busser, lastebiler, skip og fly etter hvert skal bytte ut fossilt drivstoff med en eller annen form for fornybar energi, vil det være behov for andre løsninger enn batterier. Dagens batteriteknologi er ikke effektiv nok.

– Tradisjonelt har jo elektrisk kraft først og fremst vært brukt til stasjonære formål – til lys og varme i boliger og kontorbygg eller til industriprosesser. Skal vi erstatte flytende drivstoff fra fossile kilder i transportsektoren, må vi ha strøm som vi kan ta med oss, sier Ulf Eriksen, leder av enheten Hydrogen i Statkrafts forretningsområde Vind- og solkraft Europa.

– Tenk deg et skip eller en trailer som skal kjøre langt med mye tung nyttelast. Det ville kreve enormt store batterier og hurtigladere med veldig stor kapasitet, hvis de skal kunne konkurrere med dieseldrift. Derfor trenger vi energibærere med vesentlig lavere vekt og raskere ladetid enn dagens batterier, og der er hydrogen en interessant mulighet. Lastebiler og skip kan tankes opp med komprimert hydrogen som ved hjelp av brenselceller produserer elektrisitet underveis, sier han.

Hydrogen-tankmåler
(Foto: Shutterstock)

Grønt og blått hydrogen

Utfordringen er at hydrogen – til tross for at det er det mest vanlige grunnstoffet i universet – ikke finnes i fri form på jorden. Hvis vi trenger hydrogen, må vi produsere det selv, enten ved elektrolyse av vann eller ved separering fra naturgass. Hydrogen gir ingen klimagassutslipp ved bruk, men hvordan hydrogenet blir produsert, kan være avgjørende for hvor klimavennlig det er.

– I dag produseres hydrogen vanligvis fra naturgass, først og fremst fordi det er den rimeligste metoden. Ulempen er at du i tillegg til hydrogen sitter igjen med CO2. Skal denne metoden være bærekraftig, må vi lage "blått hydrogen", vi må kombinere hydrogenproduksjon med karbonfangst og karbonlagring. Vi er ikke helt der ennå, for det krever store anlegg og vil bli kostbart. Dessuten vil det uansett være noe CO2-utslipp knyttet til blå hydrogen. Derfor har vi i Statkraft mer tro på "grønt hydrogen" som blir produsert gjennom elektrolyse med strøm fra fornybar energi, sier Eriksen.

Ulempen med elektrolyse er at prosessen krever mer strøm enn det du får ut igjen gjennom brenselcellen.

– I praksis får vi ut to tredjedeler av energien ved konvertering til hydrogen. Ny teknologi kan øke dette til 85 prosent. Ved konvertering fra hydrogen får du litt over halvparten tilbake som strøm, men også mye varme. Kan vi utnytte varmen i prosessen til for eksempel fjernvarme, kan brenselcellens virkningsgrad økes betraktelig, sier Eriksen.

Siden kraft er den største kostnaden ved produksjon av grønt hydrogen, er det gunstig å ha rikelig tilgang på billig fornybar elektrisk kraft og mulighet til å produsere hydrogen når strømprisen er lavest mulig.

Illustrasjon av hydrogenproduksjon

Ønsker å produsere hydrogen fra fornybar kraft

Statkrafts kjernevirksomhet er produksjon av fornybar kraft fra sol, vind og vann, men selskapet ønsker ikke å begrense seg til å være kraftleverandør. Det grønne skiftet byr på nye muligheter.

– Avkarboniseringen av transportsektoren vil gi økt etterspørsel etter fornybar energi og nye behov for transport og lagring av elektrisk kraft. Statkraft behøver ikke begrense seg til å være "råvareleverandør", vi kan flytte oss nærmere sluttkunden der mye av verdiskapingen vil komme i fremtiden. Transportsektoren er et marked for fornybar energi som kan være veldig interessant for oss, sier Eriksen.

Han forklarer at Statkrafts plan er å produsere hydrogenprodukter, enten alene eller i samarbeid med andre, og levere dette som drivstoff til tungtransport, som energiressurs til bygg og anlegg og som innsatsfaktor i industrien, i første omgang i Norge og Sverige.

– Hydrogen kan også brukes som energibærer og "batteri" i kraftsektoren. Statkraft har allerede foreslått kraftverk basert på brenselceller som en mulig løsning for Svalbard-samfunnet når kull må fases ut på øygruppen.

Hydrogendrevet Ruter-buss i Oslo
Kollektivselskapet Ruter har hatt pilotforsøk med hydrogenbusser i ordinær drift i Oslo. (Foto: CatchLight Fotostudio/Ruter)

Trenger store kjøretøyer

En viktig forutsetning for at Statkrafts hydrogensatsing skal være konkurransedyktig i 2025, er at det blir et større marked. Det betyr flere busser og lastebiler som kan kjøre på hydrogen.

– Hydrogenbusser har vært utviklet gjennom flere støtteprogrammer i EU og er snart det mest konkurransedyktige nullutslippsalternativet. Livsløpskostnadene nærmer seg også kostnadene for en dieselbuss. Konsortiet H2Bus Europe, der det norske hydrogenselskapet Nel er med, har allerede en konkurransedyktig pakkeløsning for bussoperatørene i Danmark, Latvia og Storbritannia. Konsortiet planlegger senere å utvide til flere europeiske land, sier Eriksen.

– Utviklingen på hydrogenlastebiler ligger et stykke etter, men initiativer fra Nikola i USA og Hyundai i Sveits er i ferd med å presse kostnadene nedover. Med et større produksjonsvolum vil også prisene på disse kjøretøyene falle ned til et nivå som er konkurransedyktig. I en overgangsfase vil dette kreve støtteordninger slik man har hatt for busser. I den sammenheng er det nye Nullutslippsfondet til Enova et positivt bidrag i norsk sammenheng.

Ifølge Ulf Eriksen er det stor interesse for nullutslippstransport, både hos offentlige kollektivselskaper og private transportselskaper. Interessen forsterkes av økende krav om reduserte utslipp i 2025 og 2030.

– Det skjer veldig mye spennende nå, og Statkraft har absolutt til hensikt å være med på å forsterke den utviklingen, sier Eriksen.

Elektrolyse – alkalisk og PEM

Alkaliske elektrolysører er billige å produsere og har lang levetid og lave vedlikeholdskostnader. I tillegg kan de lages i store enheter som kan fremstille store mengder hydrogen. Ulempen ved dem er at de har relativt lang responstid. Det gjør dem vanskeligere å kombinere med variabel kraftforsyning.

Skoleforsøk med hydrogen

Skoleforsøk med protonledende membran (PEM) i fremstilling av hydrogen. (Foto: Shutterstock)

PEM finnes i mer kompakte og generelt mer effektive enheter. Her er elektrolytten en fast protonledende membran. PEM kan settes under trykk, og man kan ha ulikt trykk på hver elektrode. Systemet har høyere strømtetthet og lavere fotavtrykk. I tillegg kan man klare seg uten kompressor, siden det kan settes under trykk. Det har lav responstid og er derfor ideelt i kombinasjon med variable kraftkilder, som sol eller vind.

(Kilde: energiogklima.no)

Slik virker en brenselcelle

Illustrasjon av hydrogen brenselcelle

Brenselcelle er et batteri som omformer et brennbart stoff direkte til elektrisitet. Det brennbare stoffet kan være hydrogengass, metanol eller etanol.

En brenselcelle har to elektroder nedsenket i en elektrolytt. Det brennbare stoffet, for eksempel hydrogen ledes inn ved den ene elektroden (den negative polen) og avgir elektroner til denne. Samtidig reagerer stoffet med elektrolytten under dannelse av H+-ioner. Den andre elektroden (den positive polen) tilføres luft eller oksygen, og elektroden avgir da elektroner (strøm). Oksygenet reduseres ved at det i elektrolytten dannes OH–-ioner som reagerer med H+-ionene til vann.

Brenselceller er svært effektive. En forbrenningsmotor har en virkningsgrad på om lag 35 prosent, og en dampturbin har rundt 50 prosent, mens en brenselcelle har en teoretisk øvre grense på nær 100 prosent. På nåværende stadium regnes riktignok en virkningsgrad på 50–60 prosent som et bra resultat.

(Kilde: Store norske leksikon)

Hus på Svalbard
Sted: Longyearbyen, Svalbard
Foto: Shutterstock

Se også

Hvordan skal befolkningen i Longyearbyen sikres lys og varme når kullkraftverket må stenge om få år? Statkraft foreslår å bruke fornybar hydrogen, produsert med vindkraft i Finnmark og fraktet med båt til Svalbard.

Energiløsning: Foreslår fornybart på Svalbard

Del denne artikkelen

Relaterte artikler