Troligtvis är det helt nödvändigt att vätgas får en central roll för både energisystemet, bränsleanvändningen och den kemiska industrin. Då måste vätgas tillverkas genom elektrolys av vatten vilket innebär att en massa elektricitet behövs. Idag tillverkas i huvudsak från fossila råvaror och används främst för tillverkning av ammoniak.
Framöver väntas en rad nya tillämpningar av vätgas. De tydligaste exemplen med potentiellt stora volymer är som industriråvara, till exempel för stålproduktion, som energilager, som drivmedel och som råvara för framställning av andra drivmedel. Vätgas är exempelvis en central komponent vid tillverkning av HVO (eng. hydrogenated vegetable oil) och elektrobränslen.
Vätgasens värdekedja
Bränsleceller
Bilar som använder sig av bränsleceller för att konvertera den kemiska energin i vätgasen till elektricitet är något som redan finns. Elen som produceras driver sen elmotorer av samma sort som finns i elbilar. Sådana bränsleceller kan nå nära den dubbla verkningsgraden som vissa förbränningsmotorer. Bränslecellsbilar är något som sannolikt bör bli vanligare.
Bränslecellstekniken är speciellt attraktiv som ett alternativ till rena batterifordon för tillämpningar som kräver längre räckvidd och tung last. Alternativt där den relativt korta tanktiden är en betydande fördel. Bränsleceller i lastbilar och bussar kan därför vara det som först får genomslag. I synnerhet är tunga lastbilar med bränsleceller intressant.
Vätgas kan också bli ett alternativ inom flyget och sjöfarten eftersom drivmedlets energidensitet är av yttersta vikt i flygplan och fartyg (då i flytande form eller kemiskt bunden). Det är alltså ett möjligt bränsle även i förbränningsmotorer och vid gasturbindrift av flygplan och fartyg. Vätgas och bränsleceller kan finna sin plats både som energi till framdrivning av fartyg men också som energi till kringsystemen ombord.
Vätgastillverkning
Elektrolys där vatten spjälkas till vätgas med hjälp av elektricitet ger biprodukter i form av syrgas (O2) och värme. Om elektriciteten som tillförs processen har genererats från fossilfria energikällor kan vätgas produceras med mycket låga utsläpp av växthusgaser. Detta kallas grön vätgas. Syre kan tas tillvara som råvara i kemisk industri eller för att användas direkt. Värmen kan användas i fjärrvärmenät.
Vätgas kan också tillverkas från biomassa, även om det generellt inte tillämpas industriellt idag. De två mest lovande produktionsvägarna är förgasning av lignocellulosa eller massaindustrins svartlut samt reformering av biometan. Det är sannolikt mindre intressant då skogsråvaror behöver användas till annat.
Lagring och elproduktion
Vätgas är den lättaste av alla molekyler. För att praktiskt kunna använda vätgas som drivmedel måste dess energidensitet ökas så att den kan lagras i ett fordon. Det kan ske genom kompression eller förvätskning, där den senare tekniken leder till en högre energidensitet. Båda teknikerna är energikrävande, särskilt förvätskningsprocessen som kräver omkring 30 procent av vätgasens energiinnehåll.
Tekniker för att kemiskt omvandla vätgasen till olika mer hanterbara substanser för lagring undersöks därför också. Att lagra vätgas i ammoniak, metanol, metan eller så kallade flytande organiska vätgasbärare (LOHC) är mycket intressant, speciellt för användning inom sjöfarten och flyget.
Vätgas kan tillverkas när det finns stor tillgång på elektricitet i form av vindkraft och/eller solenergi och sen användas för att tillverka el via bränsleceller när det blåser lite eller är molnigt. I den större skalan är också vätgasdrivna gasturbiner av intresse för flexibel produktion och som effektreserv. På dessa sätt kan vätgas fungera som en ersättning för batterier. Som en slags batteri för lagring av energi.
Industriråvara
Vätgas kan också bli viktigt som råvara i industrin. Fossilfritt stål från malm kan tillverkas med vätgas istället för kol som reduktionsmedel och koldioxidfri järnsvamp från malm kan tillverkas med hjälp av grön vätgas. Järnsvamp kan användas som råvara för ståltillverkning. Vätgas kan användas för uppvärmning av stol vid stålverken istället för naturgas eller gasol (propan).
Ammoniak som tillverkas med vätgas som råvara kan var reduktionsmedel istället för kol vid zinktillverkning precis som det idag används vid koppartillverkning. Vätgas kan också användas direkt vid zinktillverkningen istället för ammoniak.
Som råvara för så kallade elektrobränslen är vätgas viktigt. Elektrobränslen behövs där fossila bränslen inte kan ersättas med eldrift, biobränslen eller vätgas. Några elektrobränslen kan exempelvis vara metan, metanol, OME, elektrobensin och elektrodiesel.
Jordbruk
Vätgas används idag som råvara till mineralkvävegödsel (konstgödsel). Alla kvävegödselmedel som används i Sverige är baserade på ammoniak, som tillverkas i den så kallade Haber-Bosch processen där vätgas och kvävgas syntetiseras. Idag handlar det om vätgas producerad från fossila råvaror men i framtiden måste det handla om vätgas från elektrolys av vatten.
Läs mer:
- Klimatomställning
- Planerade gröna vätgasanläggningar
- Elektrobränslen
Ja, vätgas som lagring av energi är oerhört intressant och har en rad fördelar framför batterier då gasen lämpar sig bättre att lagra över tid och då det finns en inneboende problematik i batteriteknikens delvisa beroende av inte alldeles lättillgängliga grundämnen.
Dock är tekniken förstås i sin linda. Min bild är att överföringen till lagring ännu innehåller ett stort mått av energiförlust. Det finns dock ingenting som säger att framtida tekniker kan komma att reducera denna problematik avsevärt.