Til hovedinnhold

Hydrogen blir av mange sett på som en sentral energibærer i det framtidige energisystemet fordi bruk av hydrogen ikke gir utslipp hos sluttbruker. Hydrogen kan framstilles fra ulike kilder og anvendes på ulike måter både stasjonært og innen transportsektoren.

Resultatene fra SINTEF-studien som Enova og SFT finansierte høsten 2002 viser at energieffektivitet og utslipp varierer betydelig for ulike energikjeder, avhengig av hvilken energikilde som velges. Dessuten påvirkes energieffektivitet og utslipp også av hvor i energikjeden konverteringen foregår. Sentral kontra lokal konvertering til hydrogen avgjør i første rekke hvor realistisk CO2-håndtering er (kostnader), og hvor mye av varmen som kan nyttiggjøres.

Energieffektivitet og miljøgevinst
Sentrale miljøer har ulik oppfatning om energieffektiviteten og miljøgevinsten ved å ta i bruk hydrogen. Denne uenigheten kan skyldes at konsekvensene gjennom alle ledd i energikjedene ikke er tilstrekkelig belyst. Det er også uenighet om når og hvor man bør introdusere hydrogen i energisystemet. Målet med denne studien, som ble gjennomført av forskere fra SINTEF Energiforskning, SINTEF Materialteknologi og Marintek, var å framskaffe et energi- og utslippsregnskap for hydrogen i noen utvalgte energikjeder.

Selv om energieffektivitet og utslipp er to av de viktigste faktorene som må vurderes når ulike energikjeder sammenlignes, må det presiseres at andre viktige aspekter som f eks kostnader, andre miljøkonsekvenser, tilgjengelighet av aktuell energikilde og personsikkerhet ikke ble behandlet i studien.

Energikjeder
Det ble tatt utgangspunkt i tilgang på energi i form av elektrisitet fra hhv vannkraft og vindkraft, biomasse og naturgass, se figur 1. Disse energikildene og -bærerne brukes på ulike måter, enten som energitilskudd i en konverteringsprosess (elektrisitet til elektrolyse av vann for å produsere hydrogen), som en energibærer der hensikten først og fremst er transport eller distribusjon av energi (f eks elektrisitet eller naturgass) eller direkte til sluttbruk (f eks elektrisitet og naturgass). Referansedrivstoffene for våre hydrogenkjeder innenfor samferdselssektoren er bensin, diesel og naturgass.

Energi- og utslippsregnskap
Energiflyten for en kjede kan forstås som et regnskap der man bokfører all energi som går inn i kjeden fra kilden, energi som tilføres underveis i kjeden (f eks elektrisitet og diesel) og all nyttig energi i form av el, arbeid og varme. Når energiflyten er kjent kan kjedevirkningsgraden beregnes. En kjedevirkningsgrad forstås som summen av nyttig energi dividert med total input av energi til kjeden. Utslippene for en kjede er de samlede utslippene fra alle ledd i kjeden.

Resultater stasjonært forbruk
Resultatene viser at energieffektivitet og utslipp varierer betydelig for ulike energikjeder, avhengig av hvilken energikilde som velges. Dessuten påvirkes energieffektivitet og utslipp også av hvor i energikjeden konverteringen foregår. Sentral kontra lokal konvertering til hydrogen avgjør i første rekke hvor realistisk CO2-håndtering er (kostnader), og hvor mye av varmen som kan nyttiggjøres.

For stasjonært forbruk viser det seg at energikjedene med hydrogen gir lavere energieffektivitet i forhold til de referansekjedene som bør brukes som sammenligningsgrunnlag (samme energikilde). For utslippene er det mer avgjørende hvilken energikilde og konverteringsteknologi som velges enn om hydrogen er med i kjeden.

Resultater samferdsel
For samferdsel har hydrogen som energibærer den fordelen at utslippene er null og dermed ikke gir lokal luftforurensning. Denne fordelen må ses i sammenheng med energieffektiviteten og eventuelle utslipp tidligere i energikjeden. For flere av hydrogenkjedene er energieffektiviteten høyere enn for sammenlignbare kjeder, og ved produksjon av hydrogen fra fornybar energi eller naturgass med CO2-håndtering er utslippene null eller lave.

Hydrogendrevne brenselcellebiler er et interessant alternativ til dagens konvensjonelle teknologi. Prototyper finnes, men det vil enda gå noen år før de lanseres for det åpne markedet. Sammenligningen med bensin-, diesel- og naturgassdrevne biler er derfor gjort basert på de ytelser som er ventet i år 2010. Kjøretøyer med svært varierende driftssyklus egner seg spesielt godt for brenselcelleteknologi ettersom denne har spesielt gunstig virkningsgrad ved lav belastning. Det kan derfor antas at busser med brenselceller beregnet for bykjøring også vil oppnå fordeler som resultatene for personbil med blandet by- og landeveiskjøring viser.

Bildetekster:

Figur 1: Analyserte hydrogenkjeder, og hvilke referansekjeder som ble brukt som sammenligning

Figurene nedenfor (2 og 3) viser hhv energieffektivitet og utslipp for energikjedene som er analysert for stasjonært forbruk, i grafisk form.

Figur 2: Energieffektivitet for energikjeder for stasjonært forbruk

Figur 3: Utslipp for energikjeder for stasjonært forbruk

Figur 4: Energieffektivitet og utslipp for energikjeder for samferdsel

Forklaring av kodene i figur 2-3

El 1 H2 fra vannkraft NG 1 Reformering (sentralt) m/ CO2-håndtering
El 2 H2 fra vindkraft NG 2 LNG-reformering lokalt
El 3 El fra vannkraft NG 3 Elektrolyse med el fra Gasskraftverk (GK), CO2-håndtering
    NG 4 Elektrolyse med el fra Gasskraftverk (GK)
Bio 1 H2 fra biomasse NG 5 Naturgassmotor
Bio 2 Gassmotor (LVC) NG 6 SOFC brenselcelle
    NG 7 El fra Gasskraftverk (GK)
    NG 8 El fra Gasskraftverk (GK)


 

En brenselcelle-buss fyrt med hydrogen gikk i demonstrasjonsrute mellom Oslo og Sandvika i to uker høsten 1999. Initiativtakere til demonstrasjonen var Stor-Oslo Lokaltrafikk, Norsk Hydro og Daimler/Chrysler.
Foto: Tor O. Sætre

Kontakt: Einar Jordanger

Mer detaljert informasjon om forutsetninger og resultater kan hentes på

Teknisk rapport - TR A5713 "Hydrogen som energibærer - Energi- og utslippsregnskap for utvalgte energikjeder".