Vätgas producerad med hjälp av förnybara energislag som vatten, vind och sol skulle kunna minska en stor andel av dagens koldioxidutsläpp och importerade varor som bensin och konstgödsel.
Var finns väte?
Väte (H) är det lättaste grundämnet som vi känner till. Även om väte är universums vanligaste grundämne så hittar vi det sällan på jorden. Det beror på att väte är väldigt reaktivt och fäster sig gärna till andra grundämnen. Vi finner det i bindningar som vatten (H2O) och metan (CH4), två väldigt förekommande bindningar.
Vad är vätgas?
Vätgas (H2) bildas när två väteatomer förenas. Väte antar gasform i mycket låg temperatur. För att lagra vätgas flytande behöver gasen kylas ned till –253 grader celsius. Det går också att förvara vätgas i behållare med ett högt lufttryck (200–700 bar).
Vätgas lagras och transporteras i pipelines under ett högt lufttryck, vilket gör att vätgasen antar en flytande form.
Hur kan vätgas påverka klimatet?
Energi används för att tillverka vätgas, men vätgas kan också användas för att skapa energi.
Det finns olika metoder för att tillverka vätgas och beroende på hur vätgas är tillverkat får den olika färger. För att tillverka grön vätgas behövs förnybar el och vatten (H2O). Tillverkningen sker sedan via elektrolys (se beskrivning längre ned).
Det vanligast sättet just nu att utvinna vätgas på är genom ångreformering av naturgas och biogas som innehåller metan. När vattenångan reagerar med metanet bildas koldioxid och vätgas. Den typen av vätgas benämns ofta som grå eller blå. Nackdelen är att den processen innebär en del koldioxidutsläpp.
Därför pekas den gröna vätgasen ut som en viktig del i den globala samhällsomställningen och mänsklighetens klimatpåverkan.
Både samhällsnyttan och affärsmöjligheterna spås öka om grön vätgas används. Mycket eftersom den både ses som en energibärare (ett ämne eller system som lagrar och transporterar energi, snarare än att vara en energikälla) och handelsvara som kan ingå inom industrin, transport, jordbruk, fastighet och energi.
Vad är elektrolys?
En elektrolysör delar upp väte och syre. Processen har använts i över hundra år inom industrin. En elektrolysör kan producera vätgas när tillgången på el är god och sänka produktionen när det finns mindre el att tillgå. På detta sätt balanseras elnätet.
Vid elektrolys används el och vatten för att skapa vätgas och syrgas.
Vid elektrolysprocessen skapas också syrgas (O2) som exempelvis kan användas i industrin eller sjukvården. Mängden förnybar vätgas som kan produceras med elektrolys begränsas av mängden förnybar el som kan produceras.
I norra Sverige finns det gott om förnybar energi vilket gör att vi har möjlighet att producera stora mängder grön vätgas och det är bland annat därför som H2 Green Steel har valt att göra sin 50 miljarderssatsning i Boden.
Nackdelen är att effektiviteten är relativt låg, ungefär 20-30 procent av energiinnehållet förloras i omvandlingen från el till vätgas. Forskning och utveckling pågår dock för att förbättra verkningsgraden.
Till 2030 finns bedömningar om att förlusterna kan minskas till mellan 14 och 18 procent.
Hur kan vätgas användas i industrin?
H2 Green Steel kommer använda grön vätgas för att tillverka stål. Illustration H2 Green Steel/ Thomas Sandell.
Idag används vätgas främst som råvara inom den kemiska industrin. Men tack vare ökade krav på att få bort fossila bränslen, kan vätgasen bli central i flera nya verksamheter för att ersätta fossil energi. Exempelvis sker stora investeringar inom stålindustrin för att ersätta kol och koks med vätgas i processen att få bort syret från järnmalmen. Fördelen att använda vätgas är att restprodukten vid den tillverkningen blir vatten (H2O).
Även inom kemi- och raffinaderiindustrin är vätgas en förutsättning för att minska koldioxidutsläppen och flera projekt pågår inom området.
Hur kan vätgas användas i fordon?
2030 ska transporterna i Sverige vara fossiloberoende.
För att nå det målet spås branschen behöva elektrifieras. En lösning som branschen tittar på är fordon med bränsleceller. Enkelt förklarat har bränslecellsfordonet en elmotor, bränslecell och vätgastank. Vätgas fylls på som vid en traditionell tankning. Den reagerar sedan med luft i bränslecellen och bildar elektricitet, som i sin tur ger elmotorn ström och driver fordonet. Från avgasröret kommer ingenting annat än vattenånga.
Vätgas kan användas till bil, lastbil, buss, flyg, tåg eller fartyg.
Hittills har användningen av vätgas i transporter varit begränsad. Men i takt med lägre kostnader på bland annat förnybar energi och teknik, börjar infrastrukturen sakta att byggas ut.
Hur kan vätgas användas i energibranschen?
Vid soliga och blåsiga dagar skulle det vara möjligt att tillverka vätgas som sedan kan lagras och användas när det är vindstilla och lite sol.
Energibranschen går också mot fossilfrihet genom elektrifiering inom flera verksamheter. Med en allt större andel förnybar elproduktion ökar behovet av flexibla lösningar för att balansera energisystemet beroende på hur mycket det blåser eller om solen skiner.
Elproducenter är intresserade av vätgas eftersom det går att återanvända vätgasen och skapa ny energi.
För att göra vätgas till el eller värme behövs en bränslecell, förbränningsmotor eller gasturbin. Eftersom el inte kan lagras finns det möjlighet för elproducenter att tillföra lagrad vätgas under tider när tillgången på förnybar el är sämre och producera vätgas när tillgången på el är god.
Överskottsvärme som bildas vid vätgasproduktion kan också användas till uppvärmning av byggnader eller ytor.
Hur kan vätgas i jordbruket?
Konstgödsel innehåller i dag ämnen som Sverige måste importera för att kunna tillverka konstgödsel.
Målet inom jordbrukssektorn är att bli 100 procent fossilfria på drivmedel, torkning och värme 2030. Det innebär också att fasa ut användningen av gödsel som tillverkats av fossil energi. Idag används ammoniak i stor utsträckning för att tillverka konstgödsel. Kemikalien produceras oftast med vätgas från fossila källor som naturgas, kol och olja, vilka importeras till Sverige. Nu tittar man istället på att använda lokal grön vätgas från förnybara energikällor.
Fertiberia är ett företag som har planer på att göra just detta i Boden och Luleå.
Hur kan vätgas användas i fastigheter?
Bygg- och fastighetsbranschens klimatmål är att nå 50 procent minskade utsläpp inom byggbranschen innan 2030 och fossilfrihet 2045.
Vid vätgasproduktion genom elektrolys bildas värme som kan tas tillvara för att värma upp en byggnad, ett område eller matas ut på fjärrvärmenätet. Med hjälp av vätgas går det att lagra förnybar energi från till exempel solceller på taket, för att använda till uppvärmning av fastigheten på vintern när solen inte lyser lika mycket. Det finns flera färdiga projekt inom självförsörjande fastigheter.
Med hjälp av vätgasen är det möjligt att lagra energi som samlats in från solceller och använda den energin även när solen inte lyser.
Hur kan vätgas användas i krisberedskap?
Om elnätet av något skäl inte kan leverera elektricitet kan vätgas, med hjälp av bränslecellsteknik, användas för att generera utsläppsfri reservkraft. I dag används reservkraft baserad på diesel eller annan fossil energi.
Reservkraften används idag till samhällskritiska funktioner där det är kritiskt att ha elförsörjning. Sjukhus, VA-anläggningar, serverhallar och telefonväxlar. Fastigheter med reservkraft kan användas av myndigheter i en krissituation.
Hur farligt är vätgas?
Vätgas är mycket lättantändligt, men eftersom vätgas är det lättaste elementet i universum så försvinner gasen snabbt upp i atmosfären. Tiden då vätgas skulle kunna antändas är därför väldigt kort.
Som trycksatt gas behöver hanteringen av vätgas ske efter klara riktlinjer och av utbildad personal. De största riskerna med vätgas är framför allt koncentrerade till lagringen.
Sannolikheten för en allvarlig olycka vid lagring av vätgas är däremot låg. H2 Green Steel har tidigare kommenterat risken för en explosion till 1 på 283 000. Avståndet mellan deras vätgasanläggning och annan bebyggelse är också inom de säkerhetsmarginaler som krävs för att få lagra vätgas.
Se en tidigare intervju med Kajsa Ryttberg-Wallgren, chef för affärsområde vätgas på H2 Green Steel och Håkan Nordin, affärsutvecklare vid Boden Business Agency.
