Gruppe for Livsgrunnlag og Miljøtrusler Referat fra møte torsdag den 18. april 2002 Professor Bjørn Hauback, Fys.inst, UiO/IFE og Ass direktør Ivar Hexeberg , Norsk Hydro. Hydrogensamfunnet ­ Fremtidig virkelighet eller fiksjon?

Tid: Torsdag 18. april 2002 kl 1930. Sted: Klubben, Håndverkeren Det var cirka 50 fremmøtte i Klubben. Tor Bjørnstad fra gruppen Livsgrunnlag og Miljøtrusler åpnet møtet og innledet med å gi en kort oversikt over dagens tema. "Hydrogensamfunnet - Hvorfor og hvor langt unna er det?" Bjørn Hauback, UiO/IFE, driver grunnforskning på dette området innledet med temaet: Han belyste i sitt innlegg de miljøkrav som setter begrensninger for hvordan vi i fremtiden produserer, lagrer og anvender den energien som er nødvendig for å gi en bærekraftig utvikling i vårt samfunn. Med nye tekniske løsninger for håndtering av CO2 kan allikevel tradisjonelle primære kilder for energiproduksjon fra kull, olje og gass også reelt fremstå som miljøvennlige. En viktig del av dette bildet er imidlertid muligheten for å lagre energi med høy effektivitet på en form som senere kan anvendes til distribuert og forurensningsfri energiproduksjon for eksempel i transportsektoren. En slik energibærer er hydrogen, H2. Når hydrogen brenner blir rent vann det eneste utslippet. Hydrogen Grunnstoffet hydrogen utgjør 90 % av universets atomer så råvaren finnes i rikelige mengder. På jorden finnes ikke hydrogen i en fri og ren form. Hydrogen er en energibærer som er uten farge og uten lukt og stoffet er ikke giftig. H har et smeltepunkt på ­ 253 grader Celsius. Stoffet brenner med en nesten usynlig flamme og gir liten varmestråling. Forbrenning av hydrogen gir ingen CO2 utslipp og gir ingen forurensning. Hydrogen har stor energitetthet, men liten volumtetthet, og det vil igjen si at stoffet må komprimeres før transport og bruk. Pr. vektenhet gir hydrogen tre ganger mer energi enn samme mengde bensin. og det er ikke spesielt farlig i forhold til andre brennstoff. Foto av Hindenburgulykken i 1937 hvor et luftskip eksploderte, viser at dette ikke skyltes en hydrogeneksplosjon. Hvorfor bør vi satse på hydrogen som en energibærer? Motivasjonen for å utvikle et samfunn som er hydrogenbasert er flere. Fossile energibærere som ved, kull, olje og naturgass er ikke tilstrekkelig til å dekke fremtidens energibehov og CO2 utslippene fra fossilt brensel fører i dag til en global oppvarming som ikke er akseptabel. Vår visjon er at vi skal kunne utvikle elektrisitet fra vann ved hjelp av sol og primære energiressurser til H2 som igjen kan drive biler, tog og fly og dessuten gi energi til det øvrige samfunn med boområder, handel og industri. Fordamping av vann bør være det eneste utslipp på lang sikt. Dette er en stor forbedring i forhold til bruk av dagens energikilder. Vi har dessuten lovgivning i en rekke land og internasjonalt (Kyoto) som forlanger at utslippene av CO2 skal reduseres. Dagens CO2 utslipp over tid skal stanses. Dersom vi kan utnytte våre naturgassressurser på en forurensningsfri måte, kan gass også bidra i en første fase av hydrogenproduksjonen. Utfordringer og barrierer finnes det også mange av. Investeringskostnadene er høye, og hvordan hydrogen skal lagres er en den største forskningsmessige utfordringene. Sikkerhetsaspektet må også ivaretaes, men hydrogen er i utgangspunktet ikke spesielt farlig i forhold til andre drivstoff. Bruk av hydrogen krever imidlertid en teknologi som er tilpasset i alle ledd fra produksjon til forbruk. Hydrogenkjeden. Produksjon av hydrogen kan foregå på forskjellige måter. Dersom fossilt råstoff benyttes kan en føre CO2 tilbake til gassreservoirene, og produsere H2 ved hjelp av flere kjente prosesser som dampreformering og partiell oksidasjon. Kværners "Carbon Black og Hydrogen prosess" gir H2 og karbon. Det langsiktige siktemålet er selvsagt å produsere hydrogen fra fornybar energi. Vannelektrolyse er en etablert teknologi, men i tillegg arbeides det aktivt for produksjon av hydrogen fra biomasse, fra alger og fotokatalytisk produksjon Det finnes mange typer brenselsceller som alkalisk, proton utvekslings membran (PEM), fosforsyre, smeltede karbonater og zirkoniumoksyd. Særlig PEM-cellene vil bli viktige for transport og småelektronikk-anveldelser. Distribusjon og lagring av hydrogen. Hydrogen kan lagres og transporteres som flytende gass, i komprimert form i tanker med ned til 350 bar trykk eller i faste materialer (som metallhydrider, i karbon-baserte materialer eller i mikroporøse materialer). I test har en kommet helt opp i 700 bar trykktanker for hydrogen. Lagring er en av hovedutfordringene, dette illustreres ved følgende eksempel: 1 kg hydrogen(gass) krever 12,4 m3 volum lagerplass ved 1 bar trykk. For å kjøre Oslo Trondheim med bil kreves 4 kg hydrogen. Dette vil da kreve 50 m3 lagerplass og derfor må det utvikles effektive lagringsmetoder. Komprimert gass er en måte, som brukes for eksempel i busser. Romfart har lenge brukt flytende hydrogen. På lenger sikt er lagring i faste materialer det mest interessante siden dette er en meget effektiv og sikker lagringsform (pr. volumenhet kan det pakkes mer hydrogen i mange legeringer og metaller enn tettheten av hydrogen i flytende form). En interessant gruppe av materialer er såkalte alanater med opp til 10 vekt% hydrogenlagringstetthet. Brenselsceller. Nøkkelteknologien ved en fremtidig bruk av hydrogen er brenselsceller. Prinsippet i denne teknologien er at H2 føres inn til anoden i brenselscellen. På katoden tilføres oksygen (fra luft). Mellom er det elektrolytt (for eksempel "Proton Exchange Membrane" og en katalyse. Elektronene går fra anoden til katoden i en ytre strømsløyfe mens de positive hydrogen-ionene går gjennom elektrolytten. Avfallsproduktet ("eksosen") på katodesiden er vann. Opp til 100 enkeltenheter kan kobles sammen i en brenselcelle. Spørsmål i fremtiden kan være om en skal ha små lokale verk eller store sentrale kraftverk. Som pilotprosjekt drives i dag ulike kjøretøy og en del bærbar elektronikk med slik teknologi. Bærbar elektronikk basert på brenselceller ser ut til å være det som er nærmest kommersialisering av denne brenselcelleteknologi.   Ivar Hexeberg, fra Norsk Hydro, var industrirepresentanten som presenterte Hydros satsing på dette området. Hydro har svært lenge produsert mye hydrogen i sin gjødning produksjon, og han presenterte Hydro´s vyer for et fremtidig hydrogensamfunn.. Hydrogen kan produseres i rikelige mengder fra fornybare kilder og det kan bidra til å dekke et stadig økende energibehov på verdensbasis. Hydrogen er lagret energi . Energi fra andre resurser kan også bli lagret som hydrogen, for å være tilgjengelig ved behov for kraftproduksjon i brenselceller når behovet for energi oppstår. Hydrogen blir lagret som komprimert gass eller i flytende form. Prototyper av biler drevet med hydrogen er utviklet av de fleste ledende bilprodusenter. De fleste av merkene har brenselceller eller forbrenningsmotorer. Den nødvendige infrastruktur for leveranser til hydrogendrevne biler og busser kan bli bygget opp av Hydro og andre firma. Hydro kan i dag levere stasjoner som ved bruk av elektrolyse kan produsere hydrogen lokalt for bruk i biler og busser. En elektrolyse er et apparat som produserer hydrogen ved å splitte vannmolekyler. Det sendes elektrisitet fra en anode til en katode gjennom en elektrolytt. En elektrosør er en vannbasert oppløsning som øker elektrisk ledeevne. Hydrogen gassen blir så produsert og utskilt fra elektrolytten . Utsiraprosjektet - et prosjekt i et utkantstrøk. Hydro driver et pilotprosjekt på den vindfulle øya Utsira utenfor Haugesund. Målet er å produsere hydrogen og elektrisitet . Vindmøllen produserer strøm til direkte bruk og til elektrolysen i hydrogenproduksjonen. Hydrogen benyttes i underskuddssituasjoner til produksjon av strøm i brenselsceller eller selges direkte som hydrogengass gjennom fyllestasjoner til biler og båter. Hydro har søkt om finansiell støtte fra blant annet Enova til dette pilotprosjektet. CUTE - Clean Urban Transport in Europe. Hydro er en aktiv partner og har en nøkkelrolle i dette europeiske prosjektet med EU støtte. Målet er å redusere støynivå og forurensning i større europeiske byer. 27 ulike større europeiske industriselskaper deltar. Dette er det første større paneuropeiske prosjektet som er hydrogenbasert. 27 hydrogendrevne busser deltar i prosjektet rundt om i Europa. ISLAND - Alt fossilt brensel skal erstattes av hydrogen innen transport-og fiskerisektoren. Hydro arbeider sammen med blant andre DaimlerChrysler om å utnytte Islands betydelige fornybare resurser for å eliminere bruk av fossilt brensel, og CO2 utslippene på Island skal reduseres med 40 % ved å benytte hydrogen innen transport og fiskerisektoren. Mer om Hydros satsninger på www.electrolysers.com. Avslutning - Spørsmål og svar. Tor Bjørnstad ledet siste post på programmet som var en spørsmålsrunde. Han avrundet også møtet ved å takke de to foredragsholderne for god innsats, og overrakte en liten gave fra PF. Det ble spurt om resultatene fra forskning og utvikling rundt hydrogenprosjektet var åpent og tilgjengelig for alle. Svaret var at Universitetenes resultater var åpne, mens industrien utviklet sine egne metoder som de selv forvaltet. Er en i dag nær ved et punkt der man kan vente et avgjørende gjennombrudd i teknologien med en ren produksjon av hydrogen? Ja, muligens var svaret fra innlederne. Det vil imidlertid ta mange år før teknologien er i full kommersiell bruk. Forurenser denne teknologien like mye som i dag dersom en benytter olje og gass til å fremstille hydrogen? Denne teknologien skal ha en grønn profil på lang sikt og den bør bli forurensningsfri om ikke alt for mange år.. Målet er å bidra til en bærekraftig utvikling med en grønn profil på dette området i fremtiden. Kan nåværende gassrørledninger i fremtiden benyttes til hydrogentransport? Ja, det forskes på dette området i dag, var svaret.

Til toppen  Tilbake Tekst og bilder: Joakim Nedregård.