Vindkraft kräver blåst och solenergin vill ha en klarblå himmel. Detta i kombination med att både näringsliv och enskilda förväntar sig elektricitet när helst man behöver den leder till en önskan att spara elen när det finns ett överskott. Tyvärr kan elektricitet inte lagras och dessvärre ser inte vätgas ut som en lösning på dilemmat.
Elektricitet är inget annat än elektriska laddningar som far fram och åter i kopparkablar. Om de skulle stanna upp är det inte längre någon elektricitet. Därför är det omöjligt att fånga in den, lagra undan den för att till sist återuppliva den. Men även om elen i sig inte låter sig lagras kan den elektriska energin utnyttjas för att skapa något som går att spara och som i ett senare skede kan generera framrusande elektroner i en annan sladd.
Batterier är måhända det som först dyker upp i tanken. På elektrokemisk väg kan man med hjälp av elektricitet skapa kemiskt bunden energi som i ett senare skede kan frigöras och åter ge elektricitet. Ett energilager som många bär med sig i bakfickan och som i ett större format är en förutsättning för varje elbil. Globalt är antalet imponerande, men för att fylla en funktion i elnätet är det alltför smått.
Den metod att lagra energi som globalt är i en klass för sig är pumpkraftverk som idag står för
95 procent av all energilagring. Den simpla principen bygger på två vattenmagasin med en inbördes höjdskillnad. Under natten då elen är billig pumpar man upp vatten till det övre magasinet och på morgonen när det kokas ägg, rostas bröd och industrierna startar släpper man ner samma vatten genom en turbin och genererar elektricitet som går att sälja till ett högre pris. Med en typisk verkningsgrad på runt 80 procent krävs det 1,25 kWh till pumparna för att kunna få tillbaka 1,0 kWh efter turbinen. Om jag för enkelhetens skull bortser från kostnaderna för investering, drift och underhåll går det då att tjäna pengar på anläggningen om elpriset är 25 procent högre på dagen än under natten.
I Sverige driver Fortum tre pumpkraftverk i Värmland och det förs allvarliga diskussioner om att använda nedlagda gruvor i Bergslagen för samma ändamål. Detta är alltså ett sätt att lagra energi som visat sig ha såväl tekniska som kommersiella meriter.
Idag talas det om energilagring i ett helt annat sammanhang och till skillnad från den nisch där pumpkraftverken har haft fyllt en så viktig funktion handlar det inte om att efterfrågan varierar under dygnets timmar utan att utbudet från, framförallt vindkraften, inte är att lita på. Dessvärre är detta ett problem av en helt annan magnitud, både i mängd energi och tiden över vilken energin behöver lagras. Det som några gamla gruvor har att erbjuda är i sammanhanget försumbart.
—
Väte är det vanligaste grundämnet, det är nummer ett i det periodiska system och det är en liten lätt rackare. Om vätgas får reagera med syre avger det stora mängder energi och där ödet för luftskeppet Hindenburg var en tragisk illustration. Vätgas innehåller, med råge, mer energi per kilo än något av de fossila bränslena. Spontant kan det låta som ett ämne med en ypperlig potential för storskalig energilagring.
Vid normala tryck och temperaturer är vätgasens densitet låg och där ett kilo vätgas tar upp drygt tio kubikmeter. För zeppelinarna var detta den eftertraktade egenskap och det som gav dem lyftkraft. Men för alla moderna tillämpningar utgör detta enbart ett problem. För att få vätgasen hanterbar komprimeras den därför till ett övertryck på flera hundra bar. Utöver att trycksättningen kräver energi och för med sig en kostnad i kronor finns det ett pris i prestanda. Då man tar hänsyn till hela paketet med gas och tryckkärl går vätgasens överlägsna energitäthet förlorad och en tank fylld med dieselolja eller flygfotogen med samma energimängd visar sig vara både mindre och lättare.
—
Idag framställs vätgas till 95 procent från fossila bränslen, vilket som biprodukt ger koldioxid. Då detta är i direkt konflikt med avsikten att vätgasen ska vara en del i ett fossilfritt energisystem krävs en bättre metod. Elektrolys, att med elektricitet spjälka vatten i sina beståndsdelar – väte och syre – är svaret på frågan. Förutsatt att elen är fossilfri.
När man vill åstadkomma något som skenbart är lagrad elektricitet krävs väsentligen tre komponenter: 1/ elektrolysören där man med elektricitet och vatten framställer vätgas 2/ komprimering och lagring av vätgasen 3/ bränslecellen där man går åt motsatt håll, det vill säga att från vätgas återskapa elektricitet och vatten.
Varje steg i denna kedja är oundvikligen förknippad med förluster och jag har sett värden på verkningsgrader för ett sådant energilager i spannet 25–40 procent. Med en parallell till pumpkraftverken som kunde räknas hem ekonomisk vid en skillnad i elpris på 25 procent skulle vätgaslagringen därför kräva att elpriset vid svaga vindar är minst 3–4 gånger så högt som dagarna då det blåser bra. Med tanke på att vi talar om en teknik där det ännu saknas praktisk erfarenhet förefaller det som en riskfylld investering.
—
Vid elektrolysen spjälkas vatten (H2O) till väte (H2) och syre (O2). De olika molvikterna dikterar då att det för varje kilo vätgas krävs nio kilo vatten. Vatten som måste hålla en hög kvalitet, fritt från salt och andra föroreningar.
I Norrland är knappast tillgången på vatten något problem men i spåren av det allt varmare klimatet är det något som, på många platser, kan bli ett problem på riktigt. När man hör tal om att, med elektricitet från havsbaserad vindkraft, förlägga vätgasproduktion på Gotland finns det därför skäl att hissa en varningsflagg. En än ilsknare röd flagg borde hissas när det talas om att i Nordsjön bygga konstgjorda ”energi-öar” där man från överskottsel ska producera vätgas. Havsvatten kan förvisso avsaltas, men hur många megawattimmar kommer det att sluka?
—
Väteatomerna har, tack vare sin ringa storlek, en egenskap som med våra vardagliga referensramar känns spöklig. De kan leta sig in och igenom andra material, till exempel stålet i ett tryckkärl eller en rörledning. Något som för med sig två besvärande problem. För det första kommer gasen att ”smita ut” och det som man med mycken möda har skapat går förlorat. För det andra riskerar man stålets mekaniska egenskaper. ”Väteförsprödning” är ett välkänt fenomen som gör metaller av hög kvalitet spröda och benägna att spricka.
—
Vätgas används idag i industriella tillämpningar och det kan med säkerhet dyka upp fler sådana, det är också möjligt att en större del av vätgasen kommer att framställas på fossilfri väg. Men att vätgasen skulle vara botemedlet för vindkraftens akilleshäl förefall som ett, minst sagt, osäkert kort. Det borde vara dags att ta fram en plan B …
—
Två kortare YouTube-filmer om bland annat behovet av platina och en annan mindre känd ädel metall, utmaningarna med vätgasdrift i ett nordiskt klimat samt analyser av växthusgasutsläpp från grön, svart och blå vätgas:
– Susan Krumdieck, professor inom Mechanical Engineering från Nya Zeeland
– Sabine Hossenfelder, teoretisk fysiker från Goethe university i Frankfurt am Main.
