Hur fungerar vätgas?

Här hittar du kortfattade fakta om vad vätgas är, hur den fungerar, skillnaden mellan grå, blå och grön vätgas samt vilka för- och nackdelar som finns.

Vätgas är en energibärare som kan användas för att transportera, lagra och tillhandahålla energi, precis som elektricitet. Vätgas kan tillverkas av alla sorters energikällor: fossila, fossilfria, förnybara. Den stora potentialen har vätgas som energibärare i ett förnybart energisystem där den framställs från till exempel sol, vind eller vatten.

Så fungerar vätgas

Vätgas består av endast två väteatomer och har därför den kemiska beteckningen H2. Väte är det vanligaste och lättaste grundämnet i universum. Vätgasen är lättantändlig men brinner rent och innehåller mer energi per kilo än fossila bränslen.

Vid rumstemperatur och normalt tryck är vätgas just en gas, men vid riktigt kalla temperaturer och under högt tryck blir den flytande.

Man kan framställa vätgas på olika sätt. Nästan all vätgas som används av industrin idag framställs ur fossilgas genom så kallad ångreformering. Fossilgasen hettas upp till mellan 700-1100 grader tillsammans med en katalysator av metall. Resultatet blir koldioxid och vätgas som bildas när vattenånga reagerar med metanet i fossilgasen (CH4). Detta brukar kallas ”grå" vätgas. Den har fossilt ursprung och leder till stora utsläpp av koldioxid. I framtiden tänker sig många inom industrin att lägga till utrustning för koldioxidinfångning i processen. Då får man vad som brukar kallas ”blå” vätgas.

Den “blå” vätgasen har flera olösta problem: utvinningen av naturgas är ibland mycket miljöförstörande, det blir läckor av metan som är en kraftig växthusgas, det finns risker och osäkerheter med lagringen av koldioxid, och dessutom finns inte den nödvändiga infrastrukturen än. Ett bättre sätt att tillverka vätgas är genom elektrolys. I en elektrolysör spjälkar man vatten till vätgas och syre med hjälp av el. Använder man el från förnybara källor som sol eller vind brukar vätgasen kallas ”grön”, det vill säga fossilfri.

När solen skiner och vinden blåser kan vi producera el som används för att producera vätgas som sedan lagras. När energin sedan behövs igen kan den exempelvis omvandlas till el via en bränslecell för att driva ett fordon eller ledas ut på elnätet. I en bränslecell reagerar väte och syre på ett kontrollerat sätt och bildar elektricitet, vatten och värme. Restprodukten är vanligt vatten, eftersom vätgas (2 stycken H2) som reagerar med syre (1 styck O2) bildar 2 stycken H2O.

Bränsleceller kan tillsammans med en gastank användas i stället för batterier i elbilar eller elflygplan. Vätgasen kan produceras och lagras direkt på vätgasmacken med hjälp av vindkraft eller solceller.

I dag används ”grå” vätgas inom industrin, till exempel för att tillverka ammoniak som sedan kan användas för att göra konstgödsel. Ett annat stort användningsområde är i raffinaderier där tjockolja ”lättas upp” med vätgas och omvandlas till bensin och diesel med hjälp av vätgas. I glas- och stålframställning används också vätgas. I framtiden kan vätgas få viktiga nya användningsområden inom industrin, bland annat för att ersätta kol som reduktionsmedel i stålverk, vilket innebär att det gör om järnoxid till järn och tillför dessutom värme.

Inom industrin har vätgas använts i över hundra år, vilket gör att det finns mycket erfarenhet och kunskap om hur gasen hanteras på ett säkert sätt.

För- och nackdelar med vätgas

Vår tids stora utmaning är att klara energiförsörjningen samtidigt som de fossila bränslena avvecklas. Många är överens om att ”grön” vätgas kan få en nyckelroll i övergången från fossila bränslen till förnybara energikällor och hållbara energisystem. Runt om i världen ökar därför intresset för vätgas.

Fördelar:

  • Om vätgas framställs med hjälp av förnybar energi är den helt fri från koldioxidutsläpp.
  • Om förnybara energikällor ska kunna spela en stor roll i vårt elsystem krävs metoder för att lagra energi. Här kan vätgas fungera som utjämnare mellan toppar och dalar i efterfrågan och som ett lager för överskottsenergi. Det kan göra det lättare att bygga ut vindkraften, som ger en varierande mängd el utifrån hur mycket det blåser. Vätgaslager kan ta hand om större energimängder och lagra dem över längre tid än batterier.
  • Lagrad vätgas innehåller mer energi per kilo än batterier, vilket spelar stor roll i fordon.

Nackdelar:

  • Idag framställs nästan all vätgas ur fossila bränslen vilket medför stora koldioxidutsläpp. En omställning till grön vätgas är nödvändig.
  • För att lagra och transportera vätgasen måste den pressas ihop under högt tryck vilket innebär att en del av energin går till spillo. Tankar som klarar högt tryck är också relativt dyra.
  • Det är dyrt att framställa ”grön” vätgas med hjälp av el från förnybara källor men med tiden förväntas priset på hållbar vätgas att gå ner.
vätgas, energisystem
En visionär bild av ett vätgassamhälle. Källa: Vätgas Sverige.

Vätgas i Sverige

I Sverige har vätgasens roll hittills inte varit så stor men i takt med att EU valt att investera stort i vätgas ökar intresset också i Sverige. Nu satsas bland annat på att använda vätgas som reduktionsmedel i stålframställning och som energilager.

Vätgas i världen

Globalt används cirka 1 210 terawattimmar (TWh) energi för produktion av vätgas vilket motsvarar två procent av den totala energianvändningen globalt. År 2050 uppskattas den stå för 14 procent av energianvändningen.

Den fossila vätgasframställningen ger i dagsläget globala utsläpp av kring 830 miljoner ton koldioxid.

En global vätgashandel håller på att byggas upp och beräknas vara fullt utvecklad kring år 2030.

Faktafrågor för skolor

Diskussionsfrågor för skolor

Så tycker Naturskyddsföreningen

Vätgas kan vara en viktig pusselbit för att klara omställningen till ett helt förnybart energisystem och för nollutsläpp från industrin. Klimatnyttan av vätgasframställning är helt beroende av hur den görs. Om vätgasen framställs av fossilgas eller av fossilt producerad el så finns ingen klimatnytta. Om produktionen sker med hjälp av sol- eller vindel och användningen ersätter fossila bränslen eller processer är klimatnyttan däremot hög.

Vätgas inte ska produceras med hjälp av fossil energi eller fossil råvara.

Forskning och marknadsintroduktion kring system för produktion av hållbar vätgas och bränsleceller bör uppmuntras och stödjas.

Gillas av 14

Relaterade inlägg