Sol- och Energiportalen – aktuella nyheter och artiklar
inom solceller och hållbara energisystem
Powered by SolarVolt
Artikel
Bild: Elektrolytisk process för omvandling av vatten till vätgas med hjälp av solceller.
Vätgas och solceller en del av framtidens energiförsörjning
Uppdaterad 24 juni 2021 | Skapad 24 juni 2021
© Artikel skriven av Ulf Wengeler
Ämne: Solceller | Förnybart | Energiomställning
Världen har upplevt en lång period av stabilitet och trygghet gällande energiförsörjningen. Energin kommer från den mark vi står på, varifrån de fossila energislagen olja, kol, naturgas och uran kan utvinnas. Även förnybara energislag har funnits genom århundraden, till exempel torv och trä. Dagens energi utvinner vi istället från förnybara energislag, t ex elektricitet från sol- och vindenergi, men som inte alltid kan överföras direkt till elförbrukaren, utan det kan behövas en energibärare för att transportera den lagrade energin till elförbrukaren.
Lagring av energi i vätgas Vätgas är en energibärare precis som elektricitet. Det betyder att vätgas inte är någon primär energikälla, men som kan användas för att lagra, transportera och tillhandahålla energi. Flexibiliteten är stor eftersom vätgas kan produceras ur alla typer av energikällor, t ex solenergi. Vid förbränning är restprodukten vatten, till skillnad från fossila bränslen eller biobränslen, som avger växthusgasen koldioxid.
Den globala uppvärmningen accelererar Sedan 50-talet har forskare kunnat observera en fortlöpande temperaturökning i atmosfären och varnat för konsekenserna. Det är dock först de senaste två årtiondena som varningarna övergått till att bli alarmerande, när glaciärer och permafrost smälter i allt snabbare takt. Idag står det utom tvivel att det är människan som är orsaken till den globala temperaturökningen. Växthusgaserna koldioxid och metan får solinstrålningen att i högre grad stanna kvar i atmosfären.
Enligt många forskare har vi redan passerat gränsen för att backa tillbaka och återställa koldioxidhalten i atmosfären till förindustriell tid. För mycket koldioxid finns bundet i bland annat världshaven för att kunna återställa balansen. Inte ens om vi skulle stoppa all fossil förbränning idag, så skulle koldioxidhalten fortsätta att öka i atmosfären under ett par årtionden.
Nya energilösningar över nationsgränser Om vi vill begränsa den globala temperaturökningen behöver nya energilösningar tas fram. Utmaningen är att minska utsläppen av koldioxid och samtidigt säkerställa ekonomiskt välstånd. En annan utmaning är att förena världens länder och lösa klimatfrågorna tillsammans, och inte enbart inom varje lands egna gränser. Majoriteten av världens länder har inte Sveriges gynnsamma förutsättningar, med de fossilfria energislagen solenergi, vattenkraft, vindkraft, kärnkraft och biokraftvärme.
Obegränsad energi från solen Att använda solen som energikälla är möjligt i majoriteten av världens länder, inte minst i den fattigare delen av världen. Solceller är en teknik som är enkel att installera, har inga rörliga delar, kräver minimalt underhåll och behöver sällan tillstånd. I många länder som idag är beroende av exportintäkter från olja och naturgas, kan vägen till en fossilfri värld lösas genom att bygga upp produktionskapacitet för solproducerad el. Problemet ligger i de stora energiförluster som uppstår när solelen skall överföras till exempelvis Europa.
Priset för vätgas sjunker En lösning är att framställa och lagra vätgas med hjälp av solceller. Det är en tillgänglig teknik, men fortfarande ganska dyr produktionsmetod. Konsultföretaget Bloomberg New Energy Finance gjorde i april 2020 en bedömning där framställningen av vätgas beräknades kosta ca 20 svenska kronor per kilo år 2030, vilket inkluderar produktion, distribution och lagring. Priset skall jämföras med ca 10 svenska kronor per kilo för naturgas.
Vätgasens egenskaper Det finns en hel del intressanta fakta om vätgas, vars egenskaper med fördel kan förenas med solceller för vätgasproduktion:
- Vätgas finns naturligt i atmosfären,
- Vätgas är det vanligaste och lättaste grundämnet,
- Elen från solceller kan användas för att producera vätgas,
- Restprodukten syrgas är användbar inom industrin, medicinteknik m m,
- Vätgas är en energibärare som kan lagras och transporteras långa sträckor,
- Vid förbränning sker inga utsläpp av koldioxid eller andra växthusgaser,
- Restprodukten efter förbränning är rent vatten,
- Läckage av vätgas är biologiskt ofarligt.
Däremot är vätgasen explosiv när den blandas med syre i ett begränsat utrymme. Därför är vätgas klassat som brandfarlig och skall hanteras därefter.
Många omvandlingssteg ger sämre verkninsggrad Nackdelar som är förknippade med vätgas är att omvandlingsprocessen från t ex solel till vätgasproduktion och därefter komprimering för lagring i tuber genererar omvandlingsförluster. Vid storskalig framställning i länder och regioner med hög solinstrålning behöver teknikens sämre verkningsgrad inte ha någon avgörande betydelse. Ett problem är att vätgasens molekyler är så små att de tränger igenom de flesta material. Det ställer höga krav på lagringstekniken. En lösning är att blanda upp vätgasen i metanol, vilket minskar risken för läckage.
Väder- och årstidsberoende elproduktion kan vändas till fördel Solcells- och vindkraftsanläggningar i Sverige är både årstids- och väderberoende. Under sommarhalvåret är risken att solceller producerar mer el än vad som förbrukas inom landet, vilket innebär ett elöverskott som är svårt att utnyttja. Våra grannländer, till exempel Tyskland och Danmark, har samma problematik. Under vinterhalvåret är förhållandet det motsatta, när vindkraften under perioder producerar mer el än det aktuella elbehovet.
Överskottselen lämplig för vätgasproduktion Dock behöver överskottselen inte gå förlorad, utan kan med fördel användas för produktion av vätgas. Den kan lagras och konverteras till el när det råder effektbrist, något som blivit allt påtagligare i södra Sverige efter att två kärnkraftsreaktorer vid Ringhals lagts ner de senaste två åren. För vätgasdrivna el- och kraftvärmeverk i Sverige kan den spillvärme som bildas vid elgenerering användas till fjärrvärmenätet, vilket sammantaget kan ge uppemot 95 procent verkningsgrad. För vätgasdrivna bilar kan spillvärmen utnyttjas till att värma kupén.
Industrin står inför ett energiskifte Framställning av vätgas genom sol- och vindkraft är intressant, både för lokal och storskalig produktion. Vätgas kommer sannolikt att bli en allt viktigare energibärare för att säkra både el- och effektbehovet för industrin. Sverige har goda möjligheter att byta kol och koks vid stålproduktionen i norra Sverige till vätgas. Ett ton stål orsakar utsläpp av nästan två ton koldioxid, så en övergång till vätgasbaserad stålproduktion skulle ge en kraftig reduktion av koldioxidutsläpp i Sverige.
Sol- & Energiakademin I samarbete med ledande expertföretag inom sol- och energibranschen arrangerar vi fortlöpande digitala kunskapsmöten, i syfte att förmedla senaste kunskap, dela erfarenheter och framgångsfaktorer, för att öka chansen till fler lyckade sol- och energiprojekt. Målgruppen är större fastighetsägare och fastighetsbolag – men även installatörer av solceller eller smarta energisystem – med målsättning att minska kostnader för energi- och effektresurser i fastigheter.
Läs mer om teman, talare, schema och anmälan till våra digitala kunskapsmöten!
