En av vätgasens stora fördelar är att den går att lagra – både i liten och mycket stor skala, och under lång tid. Det gör vätgasen till en viktig pusselbit i ett energisystem som blir allt mer beroende av förnybara energikällor.

Sol, vind och vågkraft är naturligt varierande – ibland produceras mer el än vad som kan användas eller tas emot av elnätet, och då måste exempelvis vindkraftverk tillfälligt stängas av. Vid andra tillfällen är behovet av el stort, men tillgången låg eftersom det är molnigt eller vindstilla.

För att förnybara energikällor ska kunna stå för en större del av vår energiförsörjning behövs därför smarta sätt att mellanlagra energi. Här kan vätgas spela en nyckelroll. När det finns ett överskott av el kan den användas för att producera vätgas, som sedan lagras och omvandlas tillbaka till el eller värme när behovet uppstår.

Att lagra energi i form av vätgas gör det möjligt att spara stora mängder energi under lång tid – något som dagens batterier inte klarar av i samma omfattning. På så sätt bidrar vätgas till ett mer flexibelt, robust och helt förnybart energisystem.

Behov av lagring av förnybar energi

Storskaliga, centrala energilager har använts i ungefär ett sekel i form av att vatten pumpas upp till en högt belägen damm när el finns i överflöd för att sedan gå genom turbiner till en lägre damm när elbrist råder (pumped hydro). I och med att elproduktion från vind- och solenergi ökar och de platser där vatten kan pumpas på ett lämpligt sätt för pumpkraft är kraftigt begränsade, blir det ännu mer intressant
att titta på alternativa lagringsmöjligheter.

De traditionella metoderna för energilagring, som batterier och pumpkraft, har hög verkningsgrad och fungerar väl för att jämna ut variationer över kort tid – från minuter till timmar eller dagar. Däremot räcker de inte alltid till för de stora och långsiktiga lagringsbehov som följer av en energiförsörjning baserad på förnybara källor som sol och vind.

Produktionen från solceller och vindkraft varierar inte bara mellan dag och natt, utan också över längre perioder beroende på väder och säsong. För att kunna balansera sådana variationer krävs energilager som kan lagra stora mängder energi under lång tid.

Här erbjuder vätgas en lösning. Genom att omvandla el till vätgas kan energi lagras i veckor eller månader, i mycket stora volymer. Planerade vätgaslager i exempelvis Sverige och Polen beräknas kunna lagra omkring 1 terawattimme (TWh)vardera – tillräckligt för att bidra till att stabilisera hela energisystem.

När andelen förnybar, intermittent elproduktion ökar, har fokus delvis skiftat från enbart verkningsgrad till även lagringskapacitet. Variationerna i sol- och vindkraft kräver flexibilitet i hur elen används, lagras eller transporteras.

Den el som tillfälligt inte kan användas går oftast till export, så länge elnätet har kapacitet att ta emot och distribuera den. Först när nätet är fullt, eller när det saknas efterfrågan i omgivande system, finns risk att produktionen behöver begränsas – till exempel genom att vindkraftverk tillfälligt stoppas.

Genom att lagra överskottsenergi lokalt kan belastningen på elnätet minska samtidigt som mer av den förnybara elen tas tillvara. En mer decentraliserad energilagring – där energi lagras när den produceras och används när den behövs – kan både avlasta elnätet och öka möjligheten till lokal självförsörjning.

Här har vätgas en viktig roll att spela. Tack vare sin höga energitäthet och möjligheten att lagra energi över längre perioder passar vätgas väl i både storskaliga system och i mindre, självförsörjande anläggningar. Det gör vätgasen till en nyckel för att skapa ett mer flexibelt, robust och förnybart energisystem.

Självförsörjning

Intresset för självförsörjande energilösningar, som så kallade plushus – byggnader som producerar mer energi än de förbrukar – har ökat snabbt. Hittills har fokus främst legat på batterier, men batterilagring blir kostsam när det handlar om att lagra energi under längre perioder, till exempel mellan säsonger eller som reservkraft.

Här kan vätgas och bränsleceller vara ett effektivt komplement. Elöverskott kan användas för att producera vätgas, som sedan lagras och omvandlas tillbaka till el och värme när behovet uppstår. Tekniken kan även användas som reservkraft i exempelvis telekomnät, basstationer och telefonväxlar för att minska sårbarheten vid stormar eller andra störningar.

Bränsleceller som drivs med vätgas har endast vattenånga som utsläpp och inga lokala luftföroreningar. Det gör dem särskilt lämpade för miljöer där luftkvalitet är viktigt – som inomhusmiljöer, gruvor, skyddsrum, tätbebyggda områden eller naturkänsliga platser. De används också i mobila system vid exempelvis räddningsinsatser eller tillfälliga evenemang.

Bränslecellsystem har flera fördelar:

  • De är tysta jämfört med motordrivna generatorer.
  • De är avgassfria och kan användas i slutna utrymmen.
  • De kan konstrueras för minimalt underhåll och lång drifttid.
  • De kan övervakas på distans, vilket gör dem driftsäkra och effektiva.

Tack vare dessa egenskaper kan vätgasbaserade system bidra till både klimatsmarta byggnader och robusta energilösningar i framtidens samhälle.

Energilagring för reservkraft

Det svenska elnätet är ett av de mest stabila i världen, med mycket få och korta avbrott. Därför är det generella behovet av reservkraft begränsat. Men på vissa funktionskritiska platser – där ett strömavbrott kan få stora konsekvenser – är reservkraft avgörande.

Det gäller till exempel sjukhus, kommunikationsnät, datacenter, vattenförsörjning och samhällsviktig infrastruktur. För dessa verksamheter är ett reservåraftssystem en kostnadseffektiv lösning för att säkerställa att elen fortsätter att fungera när den verkligen behövs. Kostnadsberäkningar visar att tillverkningen av bränslecellsystem i dag har en relativt hög kostnad när endast ett fåtal enheter produceras. När branschen kommer upp i större volymer och mer industrialiserade tillverkningsprocesser kommer priserna att gå ner.

Vätgas kan lagras på flera sätt

Gasflaskor

Vätgas kan lagras i gasflaskor genom att komprimeras till ett tryck mellan 30 och 700 bar. Flaskorna kan variera i storlek – från små behållare som rymmer några liter till stora system som lagrar flera tusen kubikmeter gas, beroende på användningsområde.

Kyltankar

När vätgas lagras i flytande form måste den först kylas ner till –253 °C. Nedkylningen kräver energi motsvarande ungefär 10–20 % av vätgasens energiinnehåll, vilket gör metoden mest lönsam för längre transporter eller när användaren behöver flytande väte, till exempel inom flygindustrin. Flytande vätgas används ännu inte i någon större utsträckning i Sverige, men förekommer på marknader som Tyskland.

Metallhydrider

Vissa metaller kan binda vätgas under tryck och på så sätt lagra energi. Den här metoden ger ett högt energiinnehåll, men materialen är tunga och lämpar sig därför bäst för stationära tillämpningar, till exempel i ubåtar. Forskning pågår för att öka lagringskapaciteten per viktenhet, vilket på sikt kan göra tekniken konkurrenskraftig även för andra användningsområden.

Bergsrum

Vätgas kan lagras i bergrum på liknande sätt som naturgas. Flera sådana lösningar finns redan i Europa, bland annat vid Hybrits anläggning i Luleå och i Lille Torup i Danmark, där tidigare saltgruvor används som stora underjordiska vätgaslager.

Rörledningar

Rörsystem, eller pipelines, används främst för att transportera vätgas men fungerar samtidigt som energilager. Eftersom de rymmer stora mängder gas kan rörledningar bidra till att balansera tillgång och efterfrågan i ett framtida europeiskt vätgasnät.