OM GEMINI

Hydrogen – håp eller hype?

Hydrogen blir omtalt som en miljøfrelser av multinasjonale selskap og politikere. Men det er bare halve sannheten.

Norsk Hydro er en av de norske aktørene som har tro på at hydrogensamfunnet kan bli en realitet. Selskapet har brukt 40 millioner kroner på et stort demonstrasjonsanlegg i øykommunen Utsira. Her produserer to vindturbiner kraft nok til det lille samfunnet. Overskuddskraft fra vindgeneratorene brukes til framstilling av H2. Hydrogenet fungerer da som et kraftlager som kan brukes når vinden ikke lenger blåser. Men lønnsomt er det ikke ikke. Deler man investerings-kostnaden på de ti husstandene, blir prisen over fire millioner kroner per familie. Utsira regner riktignok med å selge noe kraft til andre i perioder med overskuddsstrøm. Foto: Hydro

I USA profilerer George Bush sitt hydrogenprosjekt under navnet «Freedom Car», og her hjemme vil Norsk Hydro gi oss muligheten til å kjøre og fylle hydrogen mellom Oslo og Stavanger allerede i 2008. Men er hydrogen et rent miljøprosjekt, og vil hydrogensamfunnet bli en realitet i vår levetid?

– Vi har alle hørt om keiserens nye klær. Hydrogen er bare en fordyrende omvei når det gjelder energiutnyttelse. Jeg synes det er veldig betenkelig at vi i Norge skal bruke en milliard kroner på et formål som retter seg bare mot transportsektoren. Vi har allerede tilgjengelig teknologi som reduserer lokal forurensing, som el- og gassbilen. Gassbilen har verken dårligere ytelse eller rekkevidde, i forhold til dagens bilpark. Uttalelsen kommer fra Magnar Førde, tidligere direktør for alternativ energi i Enova, nå frilans energi-konsulent og selverklært skeptiker til hydrogen som miljøvennlig energibærer.

POLITISK KORREKT
Førde mener at norske politikere er forført av ideen om null utslipp i siste ledd:

– De glemmer at hydrogen er en energibærer som må produseres. Produksjonen er energikrevende, komplisert og ikke nødvendigvis miljøvennlig. Men ordet hydrogen er allikevel blitt noe mange gjerne vil forbindes med.

– Mener du at begrepet hydrogen er markedsdrivende i seg selv, og noe bedrifter derfor ønsker å bli assosiert med?

– Det er det ingen tvil om. Det er politisk korrekt å snakke om hydrogensamfunnet i dag. Hydrogen blir forbundet med en miljøvennlig framtid, men det er bare halve sannheten. Sannsynligvis vil mesteparten av verdens hydrogen komme fra energikilder som gir CO2-utslipp, eller fra atomreaktorer. Vi må ikke glemme hvem som er drivkreftene bak: I all hovedsak USA, Storbritannia og en del rike, europeiske land som har det fellestrekk at de alle er prisgitt olje fra andre land, eksempelvis Saudi-Arabia. De vil kjøre på hydrogen så fort som mulig og uten å undertegne Kyoto-protokollen. I det lange perspektiv ser de atomreaktorer som energikilde til hydrogen.

POLITISK UKORREKT
Magnar Førde interesserte seg også for hydrogen da han jobbet i Enova. Sammen med Statens forurensningstilsyn bestilte han en forskningsrapport fra SINTEF. Målet var å framskaffe et energiog utslippsregnskap for hydrogen i utvalgte energikjeder. Rapporten konkluderte med at «sentrale miljøer har ulik oppfatning om energieffektiviteten og miljøgevinsten ved å ta i bruk hydrogen, og at den for stasjonært forbruk vil gi lavere energieffektivitet i forhold til energibærere det er naturlig å sammenlikne med». Videre står det i rapporten at «for samferdsel har hydrogen som energibærer fordelen at den gir null utslipp hos sluttbrukeren, men at dette må ses i sammenheng med energieffektiviteten og eventuelle utslipp tidligere i kjeden».

Etter rapporten uttalte direktør Førde at hydrogen ikke er en miljøvennlig energibærer før vi har overskudd av elektrisitet produsert fra fornybare energikilder, som vi kan lage hydrogen av. Dette er ikke et realistisk alternativ på svært lang tid. Han pekte også på at hydrogenet kan bane vei for atomkraft i land som har få fornybare energikilder. Hydrogen er et biprodukt ved produksjon av kjernekraft, og er derfor den mest realistiske energikilden for hydrogenproduksjon i mange land, som for eksempel USA. Det kostet ham trolig jobben.

– Jeg er ikke imot at vi forsker på hydrogen. Alle ønsker vi et bedre miljø. Men jeg er opptatt av å ha et edruelig forhold til det jeg jobber med, og det bør være mulig å si hva man mener, når man har faglig grunnlag for det. Men det er ikke alltid man får lov til å uttale seg ut fra faglige vurderinger. Det er uheldig at politikere ikke ønsker en fri debatt om vanskelige tema som hydrogen og miljøaspektet, sier Førde, som sluttet i Enova året etter.

KREVENDE UTVIKLING
Utfordringene står i kø for hydrogenteknologien: Den største er brenselcellene. I dag er de svært dyre, og har kort levetid. Prisen på en hydrogenbil er i dag en million dollar. Når vi vet at brenselcellen i en hydrogenbil varer fra ett til tre år, avhengig av kjørelengden, er det få bilkjøpere som er villige til å punge ut. Bilindustrien bruker derfor milliarder av kroner på videreutvikling av teknologien. I tillegg krever dagens brenselceller meget rent hydrogen. Hydrogen produsert fra eksempelvis naturgass må renses i flere trinn før det kan brukes som drivstoff i transportsektoren.

Et annet problem er lagring. Hydrogen er nemlig en gass med svært lav energitetthet, og er derfor plasskrevende.
For eksempel inneholder en (standard) kubikkmeter hydrogen bare en tredjedel av energien en kubikkmeter naturgass inneholder. Det gjør at drivstoffet i en hydrogenbil okkuperer store deler av lasteplassen. Lagring av hydrogen krever også mye energi, fordi det må komprimeres til 200 bar, eller kjøles ned til -253 grader Celsius.

Selve størrelsen på hydrogenatomet byr også på utfordringer: Det er verdens minste og har derfor en lei tendens til å gli igjennom de fleste materialer, også metaller. Men forskere jobber med effektive lagringsmetoder, blant annet hydrogen bunnet til metallpulver, eller i hydrogenrike væsker som ammoniakk og metanol. Transport av hydrogen er enda en utfordring, som henger nøye sammen lagringsproblematikken. Allikevel – den største og mest omfattende jobben med å få hydrogen inn i folks dagligliv, er infrastrukturen som må bygges opp. Til slutt kommer produksjon, på miljøvennlig vis, og til en pris markedet kan leve med. Skal hydrogen bli en ren energiløsning, må vi produsere energibæreren uten CO2-utslipp.

BILLIGST FRA NATURGASS
I dag er hydrogenproduksjon fra naturgass det rimeligste produksjonsalternativet. Det kan også bli en miljøvennlig løsning, men da må CO2-fangst og deponering i undergrunnen bli billig nok. Men i mer enn ti år har debatten om gasskraft rast i Norge, og den raser ennå. Så langt har politikerne konkludert med at renseteknikken er for dyr, og byggeplanene er blitt lagt på is, i runde etter runde.

Nå starter løp nummer to: Skal energinasjonen Norge makte å produsere ren hydrogen med naturgass som energikilde, står vi igjen overfor det samme dilemmaet: Vi må utvikle renseteknologi for fabrikken som skal lage hydrogen fra naturgass, og det til en pris som gjør det hele lønnsomt. Mens Bellona profilerer sine hydrogenbiler under grønn fane, ulmer en ny debatt om rensing av naturgass i kulissene. Men denne gangen er hydrogen, og ikke elektrisk kraft, sluttproduktet.

SKRIKER ETTER MILJØVENNLIG DRIVSTOFF
Steffen Møller-Holst er ansvarlig for hydrogensatsingen i SINTEF-gruppen. Han mener at vi må produsere hydrogen primært fra fornybare energikilder, og at det vil ta tid å få til dette.

– I en periode må vi basere hydrogenproduksjon på naturgass. Det kan til og med øke CO2-utslippene i en overgangsperiode, sier Møller-Holst.

– Skal vi få et rent hydrogensamfunn, må store deler av energisystemet forandres. Det vil kreve gjennomgripende endringer og store kostnader. For oss i Norge betyr det at vi må vise vilje til endring og til å ta merkostnadene for å nå målet. Han har allikevel tro på et hydrogensamfunn basert på fornybar energi i framtida. Men det vil ta tid, kanskje 100 år, spår han. Møller-Holst får støtte av internasjonale eksperter, som blant andre amerikaneren John Turner. Han er Principle Scientist ved National Renewable Energy Laboratory i Colorado, og er en av de ledende hydrogen-forkjemperne i USA. Da Turner besøkte Trondheim i sommer, uttalte han at framtida krever at vi produserer hydrogen fra CO2-nøytrale kilder, fordi vi ikke har noe valg.

– USA har 5 prosent av verdens befolkning, men bruker hele 25 prosent av jordas energiressurser. Et annet problem er at vår befolkning øker. Nå importerer vi 50 prosent av oljen vi forbruker. Snart vil vi komme opp i 60 prowsent. Når vi forbrenner olje og gass, forurenser vi med CO2, NOX og metan. «This is the cruel reality,» sa Turner, som ønsker å satse på hydrogenproduksjon fra vind og solceller for å møte kravet om egenprodusert drivstoff, forurensing og klimaproblemene som USAs bilpark skaper.

MINST 30 ÅR FRAM I TID
Samtidig som bilindustri, politikere og forskere profilerer hydrogen som verdens miljøfrelser, herjer tyfoner og orkaner oftere enn før og tusenvis av mennesker rammes av flom og tørke. Spørsmålet er om vi har tid til å vente på et energialternativ som ikke blir miljøvennlig før om flere tiår, når verdens CO2-utslipp øker år for år. Det synes ikke Joseph Rom, politisk ansvarlig for fornybar energi under Clinton-regjeringen.

«Vi trenger et alternativ nå. Vi har ikke tid til å vente på at hydrogen produsert fra fornybare energikilder skal redde oss fra drivhuseffekten. Det vil ta altfor lang tid, muligens klarer vi det aldri,» sa han nylig til tidsskriftet New Scientist. Han tror at det vil ta minst tretti år før hydrogenbilene bidrar til klimagevinst på grunn av CO2-reduksjon. Han retter også et kritisk blikk på hydrogen som energibærer fordi så store energimengder går tapt under produksjon, lagring og distribusjon, og hevder at hydrogensatsinga faktisk bremser utvikling av alternative løsninger som gir rask miljøgevinst.

HVA MED BELLONA?
Men hvis hydrogen er et så langsiktig, dyrt og teknisk krevende miljøprosjekt, og det allerede finnes både prisgunstige og miljøvennlige alternativer som el- og gassbiler,

– hvorfor vil Bellona satse på hydrogen?

– Fordi vi i framtida vil kunne kjøre både el-biler og hydrogenbiler uten å forurense. Vi har gode forutsetninger for å produsere hydrogen fra naturgass. Dette er en viktig industriell og miljømessig satsing, sier Bent Isak R. Oksvold i Bellona. Han hevder at teknologi for å samle opp CO2 fra naturgassen finnes allerede. Det er bare politikerne som ikke tar nok ansvar når det gjelder premissene for teknologien.

– Vi vet at flere aktører, deriblant Hammerfest Elverk, allerede har meldt at de vil bygge et gasskraftverk med CO2-rensing. Samme renseteknologi vil kunne brukes til hydrogenproduksjon. Den er ifølge våre regnestykker mer lønnsom enn dagens konvensjonelle gasskraftverk allerede, dersom vi kalkulerer inn deponering av CO2 i oljereservoarer for å øke kapasiteten i oljefelt. At vi med denne teknologien unngår kvotehandel med CO2 i framtida, er med i regnestykket.

– Det hersker vel en del uenighet om tallmaterialet her?

– Mitt inntrykk er at forskningsmiljøene er opptatt av å skaffe seg midler til egne prosjekter, og at de derfor er negative til å realisere teknologien nå. Norsk leverandørindustri vil kunne tilby løsninger for rensing av CO2. Vi går imidlertid med på at det er en teknisk risiko knyttet til teknologien. Derfor må Staten ta sin del av denne risikoen og gå sammen med industrien for å bygge et større anlegg. Får vi vist at CO2-rensing av gasskraft er mulig, vil dette bane vei for miljøvennlig hydrogenproduksjon, sier Oksvold.

VIL ANGRE OM VI IKKE FORSKER
Hydrogenutvalgets leder og forskningsdirektør ved SINTEF, Sverre Aam, godtar ikke Oksvolds utsagn om at teknologiutfordringa med CO2-rensing fra gass allerede er løst. Aam mener at norsk gasskraftteknologi allerede er i verdensklasse og at den er miljøvennlig i global sammenheng. Men fremdeles vil det ta tid før vi klarer å fange opp CO2 til en fornuftig pris.

– Kanskje vil vi aldri få det til, sier Aam. Ifølge forskningsdirektøren er deponering av CO2 mulig, men det hersker fremdeles usikkerhet om depotene lekker eller ikke. Dessuten trengs enorme mengder CO2 før injisering kan bidra til å øke produksjonen av fossile energibærere. Til tross for utfordringene vil han – i likhet med Bellona – satse på hydrogenproduksjon fra naturgass i Norge. Han mener vi først bør prioritere lokale hydrogenstasjoner i transportsektoren. Da blir hydrogenet reformert fra naturgass på stedet. Men en slik hydrogenproduksjon gjør det umulig å fange CO2, fordi rensing er så kostbart at det må håndteres større mengder hydrogen for å lønne seg. Miljøgevinsten blir derfor bare lokal, og ikke global så lenge det er naturgass som er kilden til hydrogen.

– Vi må regne med at hydrogenproduksjon ikke vil være miljøvennlig i en overgangsfase, men at det vil bli det på lang sikt, sier Aam. Hva er det så som trekker både industri, forskere og politikere mot en så langsiktig energiløsning?

– Det handler om det store potensialet. Hydrogenbilen gir ingen forurensing lokalt, og hydrogen kan produseres ut fra alle mulige energikilder. Kanskje har vi løst fusjonsgåten om 50 år. Da vil ingen angre på at vi forsket på hydrogen, svarer Aam.

– Men det er altså ingen kortsiktig klimagevinst i sikte?

– Nei, da må vi øke hydrogenproduksjonen fra elektrolyse, basert på overskuddselektrisitet fra fornybare kilder, sier lederen av det norske hydrogenutvalget.

Av Christina B. Winge

Kontakt: Tor Lindstad, SINTEF Materialteknologi
Tlf: 73 59 48 87, e-post: tor.lindstad@sintef.no