Fornybar kraft til hydrogen - Energi og Klima

Fornybar kraft til hydrogen

Hydrogen kan levere utslippsfri transport til lands og til sjøs og erstatte kull i industrien. Samtidig kan hydrogen brukes både lokalt og bli en eksportvare i et globalt marked.

Denne artikkelen er over 2 år gammel.

Se for deg store skip lastet med norsk vindkraft og CO2-renset gass i form av flytende hydrogen seile over verdenshavene fra Norge til Japan for å erstatte japanernes bruk av kull og olje. Så ser du for deg iPhone-batteriet ditt vare en hel uke på grunn av små brenselceller som er ladet opp på hydrogen. To scenarioer av helt ulik kaliber, men begge deler er fullt mulig – takket være hydrogenproduksjon.

– Man har snakket om hydrogen som energibærer fryktelig lenge, men den store «boomen» man så for seg har ennå ikke kommet. I motsetning til hva som skjedde tidlig på 2000-tallet, ligger nå forholdene til rette for det store gjennombruddet. Vi ser at verdensmarkedet faktisk har begynt å satse, sier daglig leder i Greenstat, Vegard Frihammer.

H2 på tanken.
H2 på tanken.Foto: Zerocb

Han viser blant annet til at bilprodusenter som Toyota og Hyundai nå har begynt å levere serieproduserte modeller basert på hydrogen som drivstoff.

– Verden opplever et enormt press med tanke på klimautfordringene vi i dag står overfor, og det må finnes løsninger. Ikke fordi vi vil, men rett og slett fordi vi er nødt.

– Markedet begynner å bli klart

Hydrogen er en av hovedsatsingene til det bergensbaserte energiselskapet Greenstat. Et energiselskap som har som mål å ta tak i oppgaver som ikke allerede blir utført av etablerte selskap som Statoil og Statkraft.

Tema: Hydrogen
Dette er en av tre tema-artikler om klimavennlig bruk av hydrogen. Les de to andre sakene:
Hydrogenvei til Japan
En revolusjon i fornybar transport

– Hydrogenbransjen er ikke ferdig etablert ennå, og det mangler aktører i verdikjeden, noe som gjør at det er rom for selskaper som Greenstat. Hydrogen er også godt tilpasset overskuddet av kraft man ser i den etablerte kraftsektoren, sier Frihammer.

Ad
Vi støtter Tograder-prosjektet:

Han viser til fire ulike markeder for hydrogen som er under utvikling: bilmarkedet, maritim sektor, industrien og eksport til andre nasjoner.

Men hva er det som er så spesielt med hydrogen? Ifølge Vegard Frihammer handler det om at hydrogen er en energibærer som muliggjør nullutslippsbruk. Når hydrogen forbrennes, er den store fordelen at det kun slippes ut vann. I tillegg kan hydrogen, som nevnt ovenfor, produseres fra både naturgass og fornybare kilder. Selv om begge produksjonsmetoder er relevante for Norge, vil Greenstat utelukkende fokusere på fornybar hydrogenproduksjon.

Fra mobil til industriell bruk

Hydrogen kan også brukes til mye mer enn man kanskje hadde trodd i første omgang.

– Transportsektoren er nærliggende. Jo tyngre kjøretøy, jo større fordel er det å bruke hydrogen. I den andre enden ligger for eksempel bærbare pc-er, og mobiltelefoner. Da blir det laget små brenselceller som du kan lade opp på hydrogen, og slik kan telefonen din vare i en uke i stedet for en dag, forteller Frihammer.

I Norge har også hydrogen til bruk i industrien dukket opp som et område som kan endre hele markedsbildet. Store industriaktører som TiZir i Tyssedal og Statoil Mongstad har behov for hydrogen i sine prosesser. For å unngå kostnader knyttet til CO2-utslipp, ønsker de å se på hydrogen fra fornybar energi. Her vil volumene være svært store – noe som bidrar til storskala produksjon og lavere kostnader per kg hydrogen. Dette kan komme også transportsektoren og andre markeder til gode.

Skisse av storskala produksjonsanlegg for hydrogen knyttet til TiZirs fabrikk i Tyssedal, Hordaland. (Ill: Greenstat)
Skisse av storskala produksjonsanlegg for hydrogen knyttet til TiZirs fabrikk i Tyssedal, Hordaland. (Ill: Greenstat)

– Mange anklager hydrogen for å ha dårlig energieffektivitet. Hva menes med det?

– Det vil si at det brukes en del energi i elektrolyseprosessen hvor man spalter vann til hydrogen og oksygen. Dermed brukes mer elektrisk kraft enn for eksempel når energien lagres i et batteri. Batteri er det mest energieffektive, den fossile verdikjeden er den minst effektive. Hydrogen legger seg midt imellom og er da dobbelt så bra som det fossile alternativet man skal erstatte. Energieffektivitet er kun en av mange faktorer som spiller inn, og det er summen av løsningen som gjør om hydrogen blir et foretrukket alternativ. Om energieffektivitet alene hadde vært avgjørende, hadde vi jo byttet ut alle bilene i dag med batteriløsninger, men det lar seg ikke gjøre. Også andre hensyn som kapasitet, vekt, fylle-/ladetid, tilgang til materialer etc. er viktige når man skal velge løsning. Med hydrogen får brukeren noe som fungerer på områder hvor man i dag ikke har en nullutslippsløsning, og da blir energieffektivitet mindre interessant, mener Frihammer.

Først storskala, så småskala

Hydrogenproduksjon virker kanskje fjernt fra din virkelighet. Men faktum er at også du kan produsere hydrogen – hjemme hos deg selv. Ved hjelp av solcellepanel, vindturbiner eller kraft fra nettet kan du produsere elektrisitet av hydrogen.

Hydrogenprosesser
Hydrogen (H2) kan produseres både fra fossile kilder – eksempelvis naturgass – og fra fornybare kilder ved vannelektrolyse. Da bruker man elektrisitet produsert fra fornybare kilder som vann- og vindkraft. En hydrolysør lager hydrogen ved hjelp av elektrisitet.

Men Frihammer innrømmer at sånn som det er nå, er det først og fremst storskalaproduksjon som gjelder for hydrogen. Det er ifølge ham det mest realistiske, men han tror det vil komme en miks av løsninger.

– Å få ned prisen er første prioritet, men når du får inn kjøretøy i markedet, vil det være rom for veldig mange løsninger. Men foreløpig, og i alle fall i konkurranse med gode batteriløsninger, er det vanskelig å få hydrogenregnestykket til å gå opp.

– Hvis du ser bort ifra det realistiske, hva ville vært det ideelle hydrogensamfunnet?

– Da ville det vært å se små samfunn der man har en kombinasjon av transport og tilgang til fornybare ressurser, enten det er småkraftverk eller store bygninger med solcellepanel, og se dem bli sydd sammen til mindre energisamfunn. Tenk deg å bli selvforsynt med både fornybar energi til bolig og til alle transportformål gjennom hydrogen. For eksempel et gardsbruk der bonden produserer hydrogen fra solceller på låvetaket og traktoren drives av hydrogen.

Småskalaproduksjon rett utenfor døra

Greenstat har mest tro på lokale verdikjeder der småkraftverk kobles opp mot hydrogenstasjoner og leverer hydrogen til transportsektoren. Der har de hatt flere runder med flere gründere, også en del i vindkraftmiljøet og noe i bølgekraftmiljøet, forteller Frihammer.

Småkraftforeninga, som er interesseorganisasjonen for småkraftprodusenter, har tatt denne ballen. Nylig fikk foreningen tildelt 450.000 kroner fordelt på tre år til forskning og utvikling på hydrogen fra NVE (Norges vassdrags- og energidirektorat).

– Det som er nytt, er at el-produsenter er så tydelige på at hydrogen er noe de ønsker å satse videre på. Man ser at det kan påvirke hele strømmarkedet i positiv retning. For å dra dette videre, har vi fra et produsentståsted begynt å se på regnestykker for hydrogenproduksjon ved det enkelte småkraftverk, sier daglig leder i Småkraftforeninga, Knut Olav Tveit.

Han sier det er vanskelig å si for mye på et så tidlig stadium, men at de har sett for seg ulike løsninger der for eksempel kraftverkseiere kjøper en egen hydrolysør (se faktaboks) eller at noen kommer og setter en hydrolysør ved siden av kraftverket og kjøper hydrogen derfra.

– Det er to grunner til at det er gunstig å produsere hydrogen ved det enkelte kraftverk. For det første slipper man innmatingstariff (betale for å levere strømmen), og man slipper å betale nettleie ved uttak av strømmen, som i dag oftest er mye høyere enn strømprisen. Du får altså en langt mer kosteffektiv produksjon fra kraftverket og rett inn i hydrolysøren, forklarer Tveit.

Hydrogen fra Samnanger

En av gründerne som Frihammer og Tveit snakker om, finner vi omtrent 45 minutters kjøring fra Bergen, i Samnanger kommune. Grunneier Johs. E. Kulild og åtte andre grunneiere på Jarland og Haug har en drøm om sitt eget småkraftverk der. De har fått konsesjon, men kommer ikke på nett med produksjonen sin og får dermed ikke bygd kraftverket. Dette er en problemstilling som mange i småkraftnæringen opplever, og er et stort problem for etablering av mer miljøvennlig kraft. Nå ønsker de å bygge kraftverket uten nettilgang og produsere hydrogen i stedet.

– Vi begynte allerede i 1999 å snakke om at det kunne vært fint å få gjort noe i elva som kunne gjøre det litt mer interessant for de neste generasjoner å overta de små gardsbrukene. Problemet var bare at det var (og fortsatt er) et vernet vassdrag. Etter mye frem og tilbake fikk vi i 2015 tillatelse til å bygge kraftverket, og jubelen var til å ta og føle på. Men den varte ikke så lenge, for da vi søkte BKK om nettilknytning fikk vi avslag på grunn av for dårlig kapasitet på nettet, forteller Kulild.

Han forteller at maskinen han ønsker å bruke er innenfor regelverket i vernet vassdrag, rett i underkant av en årsproduksjon på rundt 7 GWh (årsforbruket til ca. 350 husstander). I motsetning til mange andre elvekraftverk ville det også vært i drift store deler av året på grunn av stort snømagasin i fjellet øverst i vassdraget og kraftstasjon og inntak i lavereliggende område med regn store deler av året.

Da avslaget fra BKK kom, måtte grunneierne i vassdraget se seg om etter andre muligheter for småkraftverket sitt. Det var da ideen om hydrogenproduksjon dukket opp hos Kulild.

– Jeg hadde gått og tenkt litt på det og diskutert litt med de andre grunneierene. Vi har fått god hjelp og støtte av Småkraftforeninga. Hydrogen i seg selv synes jeg er spennende. Så lenge en har fornybar energi i form av et elvekraftverk som her, kan en produsere drivstoff helt uten skadelige utslipp av noen som helst form. Nå er jo miljø i fokus og det er mange som mener mye om det. Da er det ikke lett for en lekmann som meg å si hva som er rett, men jeg vet at med fornybar energi så er du i alle fall på sikre siden.

Fortsatt en vei å gå

Planen til grunneierne er å produsere hydrogen direkte på kraftstasjonen – da trengs ikke tilkobling til linjenettet. Fordelen er da at man sparer nettleien, og slik sett blir det billigere å produsere hydrogen på kraftstasjonen.

Grunneieren forteller at de kan ha kraftverket klart innen to år, men ingen kan si hvor stort hydrogen blir innen den tid. Derfor skal Kulild nå mest sannsynlig være med på en mulighetsstudie sammen med Småkraftforeninga, og den utredningen skal komme i gang rimelig raskt, ifølge både han og foreningsleder Tveit.

Slik Kulild ser det nå, er transport den største utfordringen. Ved dagens transport blir hydrogen trykksatt til 250 bar, til sammenligning er hydrogenet i en brenselcellebil trykksatt til 700 bar. Dette medfører at man får mindre volum med på transporten, slik at det er mest aktuelt å transportere hydrogenet over kortere distanser. Hvis det var mulig å komprimere hydrogenet mer for transport, kunne det vært bedre grunnlag for å transportere hydrogen over lengre distanser. Men dette blir det jobbet med, blant annet av firmaet Hexagon Composites ASA, så håpet til grunneierne er at også dét skal gå i orden etter hvert.

– Hvis vi får muligheten til å levere hydrogen, for eksempel til fyllestasjoner i Bergen, innen to år, så kunne vi stått klare. Men markedet er rett og slett for usikkert ennå, og derfor trengs det mer utredning først.

Et nærmarked i Bergen – for eksempel i taxinæringen – kunne gitt den etterspørselen Kulild trenger. Kraftverket er kun 45 minutter fra den planlagte fyllestasjonen på Danmarksplass i Bergen.

– Det er veldig spennende, og hvis dette først begynner å utvikle seg og snøballen begynner å rulle, så kan den bli stor, mener Kulild.

Fakta: Hydrogen som energibærer

En energibærer er fremstilt fra en energikilde. I prosessen med å fremstille energibæreren vil noe av energien som var i energikilden «gå tapt», det vil si at energibæreren bærer med seg mindre energi enn det energikilden opprinnelig hadde. Det betyr ikke at energi har forsvunnet, men at en viss andel av energien har gått over i en lavere energiform, som for eksempel varme. Når vi da sier at energien går tapt, mener vi at den ikke kan brukes til det formålet energibæreren er tenkt å brukes til. Fordelen med energibærere er at vi kan benytte oss av energien lagret i dem til bestemte oppgaver på bestemte steder. Sol og vind er ikke energibærere, siden vi ikke kan kontrollere dem, eller lagre dem som de er – vi kan kun nyte sola mens den skinner, og seile mens vinden blåser. Om vi vil «fange» energien i sol og vind, lager vi elektrisitet som da blir energibærer av sol- og vindenergi, og transporterer strømmen i kabler til et sted hvor det er behov for den. Hvis vi ikke vil transportere strømmen i kabler, kan vi lagre den i batterier eller hydrogen. Både kabler, batterier og hydrogen vil medføre energitap, slik at vi får ut mindre strøm enn det vi sendte inn i kabelen, batteriet, eller brukte til å splitte vann til hydrogen og oksygen. Bensin og diesel er også eksempler på energibærere, hvor energikilden er olje.

Hydrogen og sikkerhet: Hydrogen er brennbart. Sikker håndtering på linje med andre brennbare medier er derfor viktig. Det er nå satt i gang et standardiseringsarbeid for å lage regler for sikker håndtering av hydrogen som energibærer.

Kilde: Norsk Hydrogenforum

Bli abonnent!

<2°C eies av

I samarbeid med