Om Vätgas

Väte (hydrogen) är det lättaste och det vanligaste av alla grundämnen i universum. Nästan allt väte på jorden är bundet i vatten och i olika kolväten. I atmosfären finns väte i form av H2, en diatomig gasmolekyl.

ENERGI

Väte är brännbart och har ett högt energiinnehåll. Den enda emissionen är vattenånga.

LAGRING

Vätgas är inte en primär energikälla, men den är ett utmärkt sätt att lagra sekundär energi, överlägsen nuvarande batterier och med hög kapacitet för uppskalning av energiförråd.

PRODUKTION

Vätgas i industriell skala produceras oftast från naturgas eller biomassa, men tekniken att framställa vätgas från vatten genom elektrolys har varit känd sedan 1800-talet.

Grön vätgasproduktion från sol- och vindenergi:

En modern och miljöskonsam metod att framställa vätgas för användning som energikälla är att utnyttja förnybar överskottselektricitet från sol- och vindkraftverk.

Denna typ av vätgasproduktion blir allt vanligare och den är möjlig att skala upp enligt behov. I elektrolysören leds en elektrisk ström (likström) genom vattnet. Vätgasen samlas vid katoden och syret vid anoden. Vid processen bildas värme, som kan tas tillvara.

Vätgaslagring

När vätgasen strömmar ut ur elektrolysören torkas den och komprimeras i två steg. Våra applikationer förutsätter lagring i gasform, vilket inte kräver komplicerad kylteknik. Inom industrin används trycket 200 bar, men för fordon och användning i fastigheter används två standardvärden, 350 bar och 700 bar.

Tuberna/tankarna är i dag vanligen av kompositmaterial eller specialstål – man kan anpassa volymerna efter behovet.

Den enda avgasen
är ren vattenånga

Bränslecellen

Bränslecellen är en gammal uppfinning, äldre än förbränningsmotorn och nästan jämngammal med ångmaskinen. Redan 1839 konstruerade engelsmannen William Robert Grove en bränslecell som producerade elektricitet. Vid det förra sekelskiftet var de teoretiska principerna för bränslecellen klarlagda. I kampen mellan förbränningsmotorn, elbilen och bränslecellsbilen drog den förstnämnda det längsta strået tack vare att energikällan enkelt kunde hanteras och distribueras för ett oberoende transportsystem.

Utvecklingen av bränslecellen avstannade under förbränningsmotorns guldålder. Under de senaste åren har dock membranmaterial och annan teknik utvecklats för att ge längre livslängd och högre effekt. Alternativa bränslen som lignin ur trämassa kan också användas.

I bränslecellen omvandlas energin från vätgasen till elektricitet och vatten. Varje bränslecell producerar ca 0,7 V. För att höja spänningen kombineras många celler till en så kallad ’stack’. Överskottsvärmen kan användas i en värmeväxlare för produktion av värme eller kyla. Den enda avgasen är ren vattenånga.

Det finns sex typer av bränsleceller, från alkaliska som använts i rymdraketer och u-båtar till polymembranbränsleceller (PEM), moderna alkaliska AEM celler och fastbränsleoxidceller. Den minsta bränslecellen väger bara 30 gram. Livslängden för en PEM-cell beräknas till 90 000 timmar.

Drivning:

För framdrivning av båtar eller andra fordon används en eller flera elmotorer som matas med ström från bränslecellen. Under de minuter som åtgår innan bränslecellen nått drifttemperatur tas energin från batterier.

Säkerhet:

Vätgas är en naturligt förekommande gas som vi andas in i mycket små mängder varje dag. Ett eventuellt läckage från en tank eller ett rör är därför biologiskt helt ofarligt.

För att undvika skador till följd av det höga trycket är alla kopplingar och ventiler trycklösa när man byter ut en tank.

En blandning av vätgas och syre (knallgas) är explosiv då halten väte ligger i spannet ca 18-60 %. Därför förvaras vätgasen vanligen utomhus i öppna byggnader, där halten aldrig blir kritisk. Tryckkärlen är underkastade det europeiska tryckkärlsdirektivet (PED) för design och tillverkning och Arbetsmiljöverkets föreskrift AFS 2017:3 för användning och kontroll.

Moderna och individuellt anpassade digitala styrsystem och sensorer övervakar hela kedjan från produktion och lagring till förbränning och drivsystem.

Det gröna kretsloppet

VARFÖR VÄTGAS?

Vätgas är ett utmärkt sätt att spara energi som alternativ till batterier. Vätgas kan framställas från vatten med hjälp av elektricitet från grön, förnybar energi som sol, vind, vattenkraft och geotermisk energi. Vätgas innehåller 120 MJ/kg mot 40 MJ/kg för diesel och 20 MJ/kg för metanol. Lagringsförlusterna är blygsamma jämfört med el i batterier, vilket kompenserar sämre verkningsgrad. Det enda utsläppet i vätgashanteringen är ren vattenånga och syrgas.

VÄTGAS (MJ/kg)

DIESEL (MJ/kg)

METANOL (MJ/kg)

VARFÖR NU?

Världen behöver en energiform som låter oss leva som vi vant oss vid, bara renare och grönare. Jämfört med batterier krävs inte lika mycket skadliga metaller och lika tunga konstruktioner. Infrastrukturen är inte heller lika sårbar som elnät. Vätgasen kan produceras lokalt eller transporteras enkelt i tuber, tankar eller pipelines.

Vätgas kan också användas vid produktion av grön ammoniak, som kan användas som fartygsbränsle ”enda utsläpp kvävgas, som är atmosfärens dominerande beståndsdel”. Genom att kombinera vätgas med koldioxid från till exempel cementugnar eller stålverk kan man skapa syntetisk metanol och samtidigt minska växthusgasutsläppen.

EU satsar 430 miljarder euro på vätgas som skall användas för elektricitet, värme och för att driva tåg, lastbilar, bussar, fartyg, flygplan, bilar och arbetsfordon som gaffeltruckar. Det pågår en intensiv forsknings- och utvecklingsverksamhet kring vätgas i hela världen. Swedish Solar HydroGenesis är en del av denna satsning. De senaste 18 månaderna har antalet personer som arbetar med vätgas fyrdubblats. Särskilt intensiv är satsningen på grön vätgas, som lockar banker och investerare att placera pengar i ett framtida energisystem, en Game Changer som kan jämföras med smartphonens och Internets genombrott.