Enligt EU:s vätgasstrategi ska vätgasproduktionen byggas ut kraftigt i Europa, från dagens omkring 60 megawatt till 40 gigawatt installerad kapacitet 2030. Det handlar om grön vätgas som produceras genom reformering av biogas eller genom att spjälka vatten genom elektrolys av förnybar el från vind och sol.
Under de närmaste tio åren räknar EU med investeringar i vätgas på minst 3 200 miljarder kronor. Förhoppningen är att ökad produktion av grön vätgas ska minska koldioxidutsläppen på en rad områden. Den ska ersätta dagens gråa vätgas som tillverkas av naturgas. Den ska göra stålindustrin fossilfri genom att ersätta kol och koks som reduktionsmedel. Den gröna vätgasen ska även lagra el från sol och vind och driva fordon med bränsleceller eller motorer som anpassats för vätgasdrift.
En nackdel är dock att vätgas tar stor plats vid lagring. Ett alternativ är att kyla ner den till flytande form, men då krävs att vätet hålls nedkylt vid minus 253 grader Celsius. Det finns därför ett växande intresse för att låta den gröna vätgasen reagera med koldioxid för att bilda mer lätthanterliga så kallade elektrobränslen, eller e-bränslen, drivmedel gjorda av el, vatten och koldioxid.
– Beroende på vilken typ av reaktionskammare vi väljer går det att göra många olika e-bränslen, till exempel elektrometan, elektrometanol, eller elektrodiesel, säger Maria Grahn som leder styrkeområdet energi på Chalmers och forskar om elektrobränslen.
Energiförluster
Hon förklarar att rent energimässigt är det så klart bäst att använda elen direkt eftersom varje omvandlingssteg leder till energiförluster. Men för långväga transporter med båt, lastbil och flyg blir det för tungt att få med tillräckligt med batterier. E-bränslen kan då vara ett sätt att klimatanpassa transporterna.
– Ingen som jobbar med elektrobränslen tror att det kommer vara den enda lösningen, utan det är ett sätt att komplettera andra drivmedel för att göra hela systemet mer flexibelt, säger Maria Grahn.
Kostar mycket
Kostnaden är största hindret. Den domineras av elkostnaden samt kostnaden för elektrolys, visar Maria Grahns beräkningar. För att komma ner i pris behöver både elen och elektrolysen bli billigare. Det krävs också att anläggningen utnyttjas minst 40 procent av året för att få ihop ekvationen.
”Marknaden har verkligen vaknat. Gasbolagen efterfrågar förnybar gas och även faktorer som EU:s gröna giv hjälper till.”
Doris Hafenbradl, teknikchef, Electrochaea
Men när investeringen i elektrolysörer väl är gjord står själva syntesreaktorn liksom infångningen av koldioxid för en mindre del av produktionskostnaden.
– Därför är det inte så stora skillnader på de olika slutprodukterna. Elektrometan är aningen billigare än elektrometanol och sedan kommer elektro-DME, e-bensin och e-diesel, säger Maria Grahn.
För att e-bränslet ska bli förnybart måste både vätgasen och koldioxiden komma från förnybara källor, påpekar hon. Elen som spjälkar vattnet kan komma från exempelvis sol- eller vindkraft. Koldioxiden kan fångas från exempelvis uppgraderingsanläggningar för biogas eller bioeldade kraftverk. Här finns dock otydligheter i regelverken, enligt Maria Grahn, och EU väntas klargöra hur växthusgasutsläpp från elektrobränslen ska beräknas under 2021–2022.
Fåtal e-bränsleföretag
Än så länge finns bara ett fåtal e-bränsleföretag. Ett exempel är tyska Electrochaea som tillverkar metan med hjälp av en mikroorganism hämtad från en het källa på Island. Det handlar om en så kallad arké som naturligt omvandlar vätgas och koldioxid till metan.
Tekniken har bland annat demonstrerats i en pilotanläggning i Köpenhamn. Där matades arkéerna med biogas (rågas) från ett reningsverk och vätgas tillverkad genom elektrolys.
– Ut fick vi i princip ren metangas, säger Doris Hafenbradl, teknikchef på Electrochaea.
Gasen distribuerades sedan ut i gasnätet. Att det inte krävs någon avskiljning av koldioxiden i biogasen är en av teknikens fördelar.
–Arkéerna är väldigt robusta och klarar orenheter i den inkommande gasen, och klarar även att produktionstakten växlas upp och ner.
Nu hoppas företaget på att en första större anläggning ska kunna byggas till 2023. Planer finns även på en stor anläggning i Belgien för att omvandla koldioxid från cementtillverkning till metan.
– Marknaden har verkligen vaknat. Gasbolagen efterfrågar förnybar gas och även faktorer som EU:s gröna giv hjälper till, säger Doris Hafenbradl.
Geometrisk energi
Ett annat e-bränsleföretag finns på Island där Carbon Recycling International tillverkar e-metanol med hjälp av geotermisk energi. Men flera nya är på gång. Tyska Sunfire har en testanläggning för e-diesel från förnybar el och koldioxid som fångas från luften. Sunfire och flera partners planerar också en stor
e-bränsleanläggning i Norge.
Biltillverkaren Porsche planerar å sin sida tillsammans med en rad partners, bland annat Siemens Energy, en e-bränslefabrik i södra Chile. Redan 2022 ska en pilotanläggning producera omkring 130 000 liter e-bensin. Till 2026 ska produktionen nå 550 miljoner liter om året. Elen till elektrolysörerna ska komma från vindkraft och koldioxiden fångas direkt ur luften. I ett första steg tillverkas metanol som sedan omvandlas till bensin.
Även tyska Audi har under flera år utvecklat teknik för såväl e-metan som e-bensin och e-diesel.
Planer i Sverige
Även i Sverige finns idéer om att tillverka elektrobränslen. I Örnsköldsvik planerar det Göteborgsbaserade företaget Liquid Wind att bygga en anläggning som ska producera e-metanol för i första hand sjöfarten. Tillverkningen ska vara i gång 2024. Vätgasen ska tillverkas genom elektrolys som sedan får reagera med koldioxid som fångas in från rökgaserna vid Öviks Energis biokraftvärmeverk.
– I princip kan vi använda vilken källa som helst, bara koldioxiden är biogen, säger projektledaren Thomas Nilsson.
Det är dock flera andra faktorer som bestämmer placeringen av e-bränslefabriken, som tillgång till ett elnät och plats att bygga nära koldioxidkällan, poängterar han.
Text: Marie Alpman