Förnybara energikällor

Den nya vågen av intresse för vätgas bygger helt på förnybar vätgas – en central pusselbit för att Sverige ska nå målet om nettonollutsläpp av växthusgaser till år 2045.

Med hjälp av el från sol, vind och vatten, liksom biogas och biomassa, kan energi omvandlas och lagras i form av vätgas. Det gör det möjligt att lagra förnybar energi över tid och använda den när och där den behövs.

Sverige har särskilt goda förutsättningar: vårt elsystem består redan till stor del av förnybar el, och kostnaden för att producera den sjunker snabbt.

Dessutom kan vätgas utvinnas från flera olika energikällor och energibärare, vilket gör den till en flexibel lösning för ett helt fossilfritt energisystem.

Kärnkraft

Vätgas kan också framställas med el från kärnkraft eller med hjälp av nästa generationens kärnreaktorer. Forskningen fokuserar nu på att utveckla nya processer där värme från reaktorn, i kombination med innovativa kylmedier och katalysatorer, används direkt för att producera vätgas.

Denna metod kan ge betydligt högre verkningsgrad, eftersom den undviker de värmeförluster som normalt uppstår när värme först omvandlas till el. För att tekniken ska kunna användas krävs dock att framtidens reaktorer färdigställs och kommersialiseras.

Det finns i dag flera befintliga och framväxande sätt att producera vätgas med kärnkraft:

  1. Lågtemperaturelektrolys
    Vätgas produceras genom vanlig elektrolys med el från kärnkraft. Produktionen kan ske direkt vid kärnkraftverket eller på annan plats via elnätet.
  2. Högtemperaturelektrolys (SOEC – Solid Oxide Electrolysis Cell)
    Denna teknik använder både el och värme från reaktorn, där cirka 25 % av energin tillförs som värme. Den höga temperaturen gör processen mer effektiv, och tekniken är på väg att kommersialiseras.
  3. Termokemisk vattendelning
    Termokemisk uppdelning använder mycket hög värme för att spjälka vatten till väte och syre genom en serie kemiska reaktioner. Till skillnad från elektrolys, som kräver el, kan termokemiska processer utnyttja värme direkt – till exempel från koncentrerad solenergi eller högtemperaturreaktorer. Eftersom tekniken undviker steget där värme först omvandlas till elektricitet (vilket normalt innebär stora energiförluster) finns potential för en hög total verkningsgrad. Beräkningar visar att verkningsgraden kan uppgå till omkring 40–50 % från värme till väte, vilket är jämförbart eller något lägre än modern elektrolys (ca 65–70 % från el till väte). Tekniken befinner sig fortfarande på forskningsstadiet, men kan på sikt bli ett effektivt sätt att producera väte i stor skala i områden där högtemperaturvärme finns tillgänglig.

Naturgas och biogas

I dag framställs den mesta vätgasen industriellt genom omvandling av naturgas. I dessa processer fungerar vätgasen oftast som ett mellanled i produktionen av kemiska produkter som ammoniak, metanol eller andra industriråvaror – snarare än som en energibärare i sig.

Olja och kol

Även andra kolväten, såsom olja och kol, används för att producera vätgas, något som fortfarande sker i stor omfattning inom den traditionella industrin.

Biprodukt

Stora mängder vätgas uppstår som en biprodukt inom industrin, som till exempel inom klor/klorat-produktion. Där processen går ut på att dela upp salt i beståndsdelarna natrium och klor genom elektrolys av saltvatten. Denna vätgas tillvaratas ofta i kemikluster.