Vätgas – en jättemarknad för ny svensk teknik

Naturgas är ett fossilt bränsle, fördelen är att det släpper ut 40 procent mindre koldioxid än kol och 25 procent mindre än olja. Naturgas har ett brett användningsområde och används bland annat inom industrin för energiändamål och som råvara. Den används även vid produktion av el och fjärrvärme och i hushåll för uppvärmning och matlagning, samt som fartygs- och fordonsbränsle. Men den är som sagt fossil. Och det är vad alla önskar slippa.

Men hur går vi till väga när vi ska minska andelen fossila energislag i industri och samhälle? När vi samtidigt måste dubbla produktionen av el fram till år 2050 för att klara energiomställningen? Vad kan vi tänkas använda i stället? Vätgas, såklart! Närmare bestämt fossilfritt tillverkad vätgas. Eller grön vätgas, som många väljer att kalla den.  Dock är utbyggnad av förnybar el är en grundförutsättning för grön vätgas, utan billig el ingen grön vätgas.

Vätgas kan, precis som naturgas, användas som energibärare för att ersätta fossila bränslen som gas eller olja, eller som en insatsvara i industriella processer och där ersätta exempelvis koks och kol. Naturligtvis är det beroende av att den vätgas som används är fossilfritt producerad i sig. Och genom att använda fossilfri el i elektrolysprocessen har vätgas en enorm potential att användas som energikälla eller energibärare i den gröna omställningen till mer fossilfria och koldioxidneutrala bränslen.

Industrier i omställning

Den gröna vätgasen kan göra många energiintensiva sektorer koldioxidfria. Här hemma känner vi bland annat till de enorma projekten för fossilfri ståltillverkning. Men det finns många fler områden, där man redan idag använder fossil vätgas, tillverkad av naturgas, som råvara/insatsvara. Med övergång till grön vätgas kan raffinaderier, tillverkning av kemikalier, cement och konstgödsel göras koldioxidneutralt.

Inom transportindustrin, flyget, den marina sektorn kan man göra syntetiska bränslen av grön vätgas och på så vis sänka koldioxidutsläppen från dessa sektorer. Detsamma gäller för dieseldrivna tåg och spårvägar i områden där de ännu inte är elektrifierade (vilket gäller för större delen av världen). I nästa generation tåg och tunga lastbilar kommer det redan från början drivlinan vara förberedd för vätgasdrift genom bränsleceller.

I takt med att oljeberoendet kommer minska sker det redan nu en stor omställning av råvaruproduktion i flera oljeproducerande länder. Stora solkraftparker är under uppbyggnad där man kommer omvandla el från solkraft till vätgas. Därefter omvandlas grön vätgas till ammoniak som sedan kan transporteras i pipelines/stora tankar från dessa ökenområden.

Lagring av vätgas möjliggör energiomställningen

För att kunna möta det ökade energibehovet är en av teknikutmaningarna att kunna lagra intermittent (väderberoende produktionsvariation) el från sol och vind. Vissa dagar är soliga och klara, andra är blåsiga. Då levererar naturen el – ibland mer än vad som kan hanteras av elsystemen. Och det blir poänglöst att prata om elöverskott när vi inte kan ta vara på den överproducerade elen.

Med vätgasanläggningar anslutna till sol- och vindkraftparker kan man dock lagra överproduktionen och få möjlighet att använda den som reglerkraft de dagar solen inte tränger genom molnen och vindsnurrorna står stilla.

Billigare vätgas – hållbart och energieffektivt för framtiden

För att framställa grön vätgas används elektrolysörer, som spjälkar vatten till vätgas och syrgas. En viktig komponent i denna process är den extremt dyra ädelmetallen iridium, som används som katalysator i elektrolysprocessen. Iridium kostar idag ca 2 miljoner kronor/kg.

En vätgasanläggning som har en elektrolysör med effekt om 30 MW (megawatt) använder med dagens teknik 18 kg iridium – till en kostnad om ca 36 miljoner kronor. Att tillverka en elektrolysör av den storleken är med andra ord en dyr historia, och kan kosta upp emot 1 miljard kronor.  

Med ny nanofiberbaserad teknik för cellmaterialet i en elektrolysör kan mängden iridium reduceras med mer än 80 procent – målet är att minska mängden iridium med hela 95%. Detta sker genom att använda sig av ett nyutvecklat cellmaterial (som sitter på anod-sidan i elektrolysörsstacken) som kan ”packa” iridium-partiklarna 2–3 gånger tätare.

Det nyutvecklade cellmaterialet består av nanofibrer som skapar en tredimensionell yta för iridiumpartiklarna att fästa på. En annan effekt av detta är också att strömtätheten i elektrolysören ökar – vilket medför att kapaciteten per cell ökar. Det gör att själva storleken på elektrolysören kan minskas med hälften, eller till och med två tredjedelar – precis som priset. En mindre anläggning minskar även drift och underhållskostnader markant.

Är du nyfiken på att veta mer om hur man kan minska investeringskostnaderna för elektrolysörer, eller kanske investera i ett bolag som möjliggör detta?

Smoltek, är ett Göteborgsbaserat nanoteknikbolag, som håller på att utveckla det nya cellmaterialet, baserat på en patentskyddad kolnanofiberteknologi, som kan ersätta dagens plana iridium-täckta cellmaterial med ett tredimensionellt kolnanofiberbaserat cellmaterial. Detta kan möjliggöra betydligt mindre och billigare elektrolysörer.

Och det tekniksprånget kommer även ge oss billigare grön vätgas.

Ellinor Ehrberg, vd Smoltek Hydrogen

Läs mer på www.smoltek.com