Til hovedinnhold

Vindkraft på tanken

Vindkraft på tanken

Publisert 21. mars 2013
50 000 utslippsfrie biler i Trøndelag fra 2020? Teknisk fullt mulig hvis landsdelen utnytter "grønn sertifikat-strøm" fra vind- og vannkraftverk til å lage drivstoffet hydrogen.
Main intro image
Her får Østlandet en av sine seks fyllestasjoner for hydrogen, høsten 2011. Nå har forskere sett på mulige hydrogen-scenarier for Midt-Norge knyttet til de grønne el-sertifikatene. Foto: SINTEF / Werner Juvik

Tallet over stammer ikke fra science fiction-litteraturen.

Det er hentet fra beregninger som SINTEF har gjort på oppdrag for Transnova, transportsektorens svar på Enova, og for Sør-Trøndelag fylkeskommune.

Fornybar boom

Regnestykket tar utgangspunkt i den kraftutbyggingsbølgen som det er antatt at de grønne el-sertifikatene vil utløse.

Krafteksperter spår at Midt-Norge, takket være denne subsidieordningen, kan ha bygd et formidabelt antall vindmøller og små vannkraftverk innen 2020. Ja – så mange, at disse anleggene alene vil forvandle det nåværende regionale kraftunderskuddet til et årlig kraftoverskudd på 2,5 terwattimer (TWh) (= 2,5 milliarder kilowattimer). Det tilsvarer drøye to prosent av dagens norske kraftproduksjon.

– Noe må jo denne fornybare overskuddskraften brukes til.  Med de klimagass-utslippene veitrafikken står for, er produksjon av helgrønt drivstoff  kanskje ikke det dummeste, sier SINTEF-forsker Steffen Møller-Holst.

EU-direktiv

– Men vil det være fyllestasjoner med hydrogen tilgjengelig langs midt-norske veier i 2020 da? 

Tyskland er foregangslandet i Europa på hydrogen-området. Her kjører SINTEFs steffen Møller-Holst gjennom Berlin med hydrogen på tanken - og vann som eneste utslipp fra eksosrøret. Foto: SINTEF / Svein Tønseth

Tyskland er foregangslandet i Europa på hydrogen-området. Her kjører SINTEFs Steffen Møller-Holst lydløst gjennom Berlin med hydrogen på tanken – og vann som eneste utslipp fra bilen. Foto: SINTEF / Svein Tønseth

– EU forbereder i alle fall et direktiv som legger opp til at det skal bli slik. Det foreslåtte direktivet sier at land som alt i dag har fyllestasjoner for hydrogen, må bygge ut et forsyningsnett der det maksimalt er 300 kilometer mellom stasjonene. Og Norge er et slikt land. Østlandet har allerede seks fyllestasjoner.

Drivstoff fra vann – jovisst går det an

Drivstoffet hydrogen har vann som eneste utslipp. Som energibærer har hydrogen også to andre finurlige egenskaper.

Hydrogen kan for det første brukes til å lagre energi som bokstavelig talt farer forbi (vind og sol), dersom vi ikke har behov for energien der og da.

For det andre er dette et drivstoff som kan lages fra vann. For med elektrisitet, eksempelvis fra ei vindmølle, kan vann spaltes til nettopp hydrogen – pluss oksygen (vannelektrolyse). Nettopp denne muligheten er det SINTEF har utredet i sin Midt-Norge-studie.

– Hydrogen er konkurransedyktig på pris i forhold til andre drivstoff når det produserte volumet blir stort. Derfor fant vi det interessant å regne på hva vi kan oppnå ved å forvandle hele Midt-Norges mulige kraftoverskudd til hydrogen fra 2020, sier Møller-Holst.

Hydrogenbiler har elektrisk framdrift. Bilen har sitt eget elektrokjemiske minikraftverk – ei brenselcelle. Denne lager strøm til bilens elektromotor av hydrogenet på tanken.

Hydrogenbiler har elektrisk framdrift. Bilen har sitt eget elektrokjemiske minikraftverk – ei brenselcelle. Denne lager strøm til bilens elektromotor av hydrogenet på tanken.

Trønderske busser – og komfyrer på Kontinentet

Svaret viser at 2,5 TWh kraft vil gi hydrogen til mange brukere:

  • 50 000 hydrogendrevne personbiler
  • 200 hydrogendrevne busser
  • Tilsammen vil disse spare Trøndelag for et CO2-utslipp på 100 000 tonn - nær halve utslippet fra dagens personbilpark i de to fylkene.
  • Men 50 000 biler og 200 busser svelger unna kun en femtedel av hydrogenet som blir tilgjengelig.
  • De resterende fire femtedelene forutsettes innblandet i naturgassen som eksporteres til Europa – og vil spare Kontinentet for et CO2-utsipp på flere hundre tusen tonn.

Hydrogen vs. batterier

– Hvorfor hydrogen, Steffen Møller-Holst? Kunne ikke det grønne kraftoverskuddet like gjerne gått til å lade el-biler?

Ytre sett er hydrogenbiler helt vanlige biler. Men de vekker oppsikt, her under demo-kjøring i Trondheim. Foto: SINTEF / Svein Tønseth

Ytre sett er hydrogenbiler helt vanlige biler. Men de vekker oppsikt, her under demo-kjøring i Trondheim. Foto: SINTEF / Svein Tønseth

– El-biler må vi ha. Men de fleste av dem er små, har kort rekkevidde og passer derfor best til bytrafikk.

– Hva med den nye Tesla Model S – den er jo stor og har lang rekkevidde?

– Bilens vekt er 2110 kg for modellen med den minste batteripakken på 40kWh. Rekkevidden på denne er i følge Tesla 256 km. Den ekstra energien som må til for å flytte rundt på disse tunge batteriene, drar miljøvennligheten ned.

– Til sammenlikning har Hyundais ix35 brenselcellebil en rekkevidde på 588 km, og veier 1830 kg. Hydrogenbilene veier altså omtrent det samme som en vanlig bil, og gjør det mulig å “kjøre til hytta” uten utslipp.

Vippepunkt ved 160 km

Møller-Holst trekker fram beregninger utført av H2Gen Innovations, Inc, Virginia, US. Disse viser at det ut fra energi- og miljøbetraktninger er fornuftig å bruke batterielektriske kjøretøyer når kjøreturene er inntil 160 km (100 miles) kilometer lange.  Har du behov for lengre rekkevidde enn dette, kommer hydrogenbilen gunstigst ut.

Hydrogen i Midt-Norge – skrittvis vei

I sin hydrogen-studie skisserer SINTEF en skrittvis vei mot "2020 scenariet" for Midt-Norge: 

  • Et pilotprosjekt (fem hydrogendrevne personbiler og tre varebiler pluss to naturgassbusser der hydrogen blandes inn som en del av drivstoffet)
  • Deretter et demoprosjekt (175 naturgassbusser med hydrogen som tilsats til drivstoffet, pluss 80 hydrogendrevne personbiler, 35 varebiler og 40 gaffeltrucker/bagasjetraller).
  • I Tyskland har en rekke selskaper nå besluttet å realisere et prosjekt som ligger midt i mellom disse to prosjekttypene.

– Men er ikke hydrogenbiler for dyre til å slå gjennom?

– Det er riktig at de er svært kostbare i dag. Men det er fordi de lages i små serier, og sammenstilles for hånd. Huyndai har allerede begynt å serieprodusere 1000 stykker av dem. US Department of Energy konkluderte i 2012 med at hvis hydrogenbiler produseres i en halv million eksemplarer, vil de koste det samme som vanlige biler.

Ny infrastruktur

– Enkelte har hevdet at det blir svært dyrt å bygge opp en infrastruktur for hydrogen?

– I prosjektet «NorWays», der vi hadde med ledende tyske forskere, beregnet vi at en komplett hydrogeninfrastruktur i Norge med 1100 fyllestasjoner vil koste 8 000 kroner per kjøretøy når hydrogen utnyttes i stor skala. Tallene stemmer med tilsvarende nasjonale studier fra USA og Europa.

SLIK VIRKER EI  BRENSELCELLE - MINIKRAFTVERKET I HYDROGENBILER: Brenselcella omdanner hydrogen og oksygen (fra lufta) til elektrisk strøm, vann og varme. Hydrogen gir fra seg elektroner (e-) og blir til protoner (H+) på anoden. Protonene vandrer gjennom membranen, mens elektronene strømmer gjennom bilens elektromotor til katoden. Der slår elektronene seg sammen med protonene og ett oksygenatom og danner vann. Illustrasjon: Raymond Nilsson/SINTEF

SLIK VIRKER EI BRENSELCELLE – MINIKRAFTVERKET I HYDROGENBILER: Brenselcella omdanner hydrogen og oksygen (fra lufta) til elektrisk strøm, vann og varme. Hydrogen gir fra seg elektroner (e-) og blir til protoner (H+) på anoden. Protonene vandrer gjennom membranen, mens elektronene strømmer gjennom bilens elektromotor til katoden. Der slår elektronene seg sammen med protonene og ett oksygenatom og danner vann.
Illustrasjon: Raymond Nilsson/SINTEF

– Til sammenlikning støttet Transnova nylig hvert ladepunkt for elbiler med 30 000 kroner. Et slikt ladepunkt kan lade tre biler per dag hvis det utnyttes fullt ut. Infrastruktur for elbiler og hybrider vil, per kjøretøy, bli dyrere enn en fullt utnyttet hydrogeninfrastruktur. Dette er fremkommet i en stor Europeisk studie der alle de store bilprodusentene og en rekke energiselskaper deltok (A portfolio of Power-trains for Europe: a fact-based analysis – red.anm.).

– Bilprodusenter som satser både på el- og hydrogenbiler, har altså konkludert med at infrastrukturkostnadene for elbiler og ladbare hybrider blir minst like høye som for hydrogen.

“Markedsutfordring som bekymrer”

Håvard Belbo, konserndirektør i NTE (Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk), bekrefter at kraftoverskudd er en markedsutfordring som bekymrer energiselskapene når de skal ta stilling til om de skal investere i utnyttelse av de store energiressursene i regionen.

– Det er en interessant tanke å kunne brukt overskuddskraft til å produsere hydrogen, og så  brukt dette energiproduktet i den delen av transportsektoren som ikke er egnet for batterielektriske kjøretøy. Vi vurderer imidlertid løsningen som umoden, både teknologisk og markedsmessig pr i dag. Det gjenstår mye forskning, demonstrering og kommersialisering før vi kan ta dette inn i investeringsvurderingene, sier Belbo.

Denne saken er hentet fra Gemini.no - Forskningsnytt fra NTNU og SINTEF