Vätgasens framtid inom sjöfarten
Tanken på en fordonsflotta med vatten som enda restprodukt har gjort vätgasen till ett alternativ i jakten på morgondagens fossilfria drivmedel. Samtidigt krävs 5–10 gånger så stor tank ombord och framställningen är ännu inte helt klimatsmart.
Just nu prövas många olika vägar för att åstadkomma en mer hållbar sjöfart. Vi har tidigare skrivit om e-metanol, vindkraft och LNG, och nu har turen kommit till vätgas.
Vätgas som används som drivmedel har högre verkningsgrad är flytande bränslen och medför generellt inga andra utsläpp än ren vattenånga. Genom att använda den tillsammans med en bränslecellsmotor skonar du miljön från skadliga utsläpp av koldioxid, partiklar och kväveoxider.
– Det finns utmaningar kopplade till att använda vätgas i stor skala men egentligen inga omöjliga problem. Man får tänka efter lite kring hur man ska producera förnybar vätgas och om man kan tanka och lagra de mängder man behöver, säger Maria Grahn som i egenskap av forskare på Chalmers avdelning för maritima studier och har ägnat mycket tid åt att studera vätgasens för- och nackdelar.
Komplex lagring och distribution
Redan idag används vätgas som bränsle i ett litet antal fartyg, men det kommer att ta tid innan det finns förnybar vätgas i stora mängder att köpa i hamnarna. Den svåraste nöten att knäcka är själva lagringen och distributionen.
– Faktum är att du behöver en fem gånger så stor tank för att få med dig tillräckligt med flytande vätgas för att köra samma sträcka som på diesel eller bunkerolja. För vätgas i komprimerad form behöver tanken vara tio gånger så stor, berättar Maria.
Och innan fartygen kan fylla på sina tankar med vätgas måste den först förflyttas från produktionsstället till hamnen – en inte helt lätt manöver som beroende på tillvägagångssätt kan påverka både miljövinsterna och plånboken. Komprimerat väte i gasform kan distribueras i tryckkärl, som lastas på tåg eller lastbil, eller via en pipeline. Det senare alternativet är enligt de studier Maria gjort det minst kostsamma av dessa alternativ men nackdelen är att det kan blidas läckage. I flytande form är vätgasen lättare att hantera men måste då kylas ner till en temperatur till minus 253 grader.
– För att komma ner till så låga temperaturer krävs det en hel del energi. Faktum är att så mycket som en tredjedel av energin i vätgasen går åt för att göra den flytande, säger Maria.
Ångreformering och elektrolys
Väte är ett av jordens vanligaste grundämne och är vanligtvis bundet till vatten. För att använda det som energibärare måste det frigöras på ett eller annat sätt. Och hur det görs har stor påverkan på hur klimatsmart slutprodukten blir.
– En av de stora fördelarna med vätgas är att man kan producera den på så många olika sätt men idag görs majoriteten genom ångreformering av naturgas, som är en fossil energikälla. Det finns tekniker för att göra det på ett klimatsmart sätt och fånga in koldioxiden men den metod som man framförallt tittar på för framtiden är elektrolys där man använder förnybar el för att splittra väte och syre. Denna metod är lite dyrare men fossilfri, berättar Maria.
Framtidsutsikterna
I DNV GL:s maritima rapport för 2050 spås vätgasen få en begränsad betydelse som fartygsbränsle till följd av högt bränslepris, den låga energitätheten och utmaningar kring lagring och hantering av gasen. Maria Grahn, som själv är inblandad i flera forskningsprojekt där man undersöker nya sätt att nyttja vätgasen, tror på vätgasen men i kombination med andra drivmedel.
– Jag är övertygad om att det kommer finnas många olika alternativ där vätgasen kommer att spela en viktig roll. Men jag tror inte att vi kommer att köra containerfartyg för långväga transporter på vätgas, utan snarare fartyg som går på kortare sträckor. Det viktiga är att vi inte låser in oss i en teknik utan har dörren öppen mot olika lösningar och tittar på vad som passar bäst för varje fartyg och sträcka.
Mer läsning
Risker med vätgas
Idag saknas kompletta regelverk och erfarenheten av att hantera vätgas som bränsle för sjöfarten är begränsad. På DNV GL jobbar man aktivt med att öka erfarenheten och kunskapen inom detta område. Enligt Mikael Johansson, Principal Consultant på DNV GL, finns det risker att ta hänsyn till.
Brand & Explosionsrisk: Vätgas är brandfarlig vid en bränsle/luftblandning på 4–75 procent, och explosiv mellan 18–59 procent. Det kan också vara svårt att upptäcka en vätgasbrand då flamman är osynlig. Flytande vätgas expanderar dessutom kraftigt vid läckage och kan ge explosionsartade förlopp utan att gasen antänds.
Kylan: Vätgas i flytande form är -253 grader kallt. Att hantera ett så kallt medium utgör en direkt risk för de som arbetar med bunkring eller ombord på ett fartyg, och kylan fryser även de flesta material och utgör en risk även i detta perspektiv. I tillägg medför den låga temperaturen att mediet i sig kan frysa till exempel luft eller syre och plugga igen rörsystem.
Hälso- och miljörisker: Vätgas är normalt sett inte giftigt för vare sig människa eller miljö och påverkar inte atmosfären. Men vid ett läckage i ett trångt utrymme kan det leda till kvävning om inte gasen antänds innan dess.
Materialpåverkan: På grund av vätgasmolekylens små dimensioner blir läckage extra svåra att hantera och kan också påverka hållfastheten hos vissa material, så kallad vätgassprödhet.
