Väteekonomi: Morgondagens bränsle utvecklas redan idag 

Eftersom de globala klimatförändringarna tilltar behöver man utvidga energiförsörjningen till att inkludera renare och hållbarare källor. I energimixen har väte många fördelar som skulle göra det möjligt att revolutionera världens energiförsörjning med väteekonomi.

Väte är det rikligast förekommande ämnet i det periodiska systemet; det är dock inte fritt tillgängligt och måste framställas med kemiska processer. Vätets höga energiinnehåll och nollutsläpp av koldioxid gör det till ett hållbart och övertygande alternativ till konventionella fossila bränslen vid energilagring och energiutvinning.

Väte avger enbart vattenånga när det används som drivmedel. Det finns många olika framställningsmetoder och väte kan framställas, förvaras och konsumeras efter behov. Dessutom går väte att transportera, om än med stora utmaningar, vilket ökar dess flexibilitet och tillförlitlighet som en allmän energikälla.

Som de flesta industriella initiativ står dock utvecklingen av väteekonomin och användningen av vätedrivna processer inför många utmaningar, som främst har att göra med avsaknaden av befintlig infrastruktur och regelverk.

För att förstå väteområdet är ett av de första stegen att identifiera de olika metoderna som väte kan utvinnas eller framställs på, där varje metod har sina egna ekonomiska, hållbarhetsmässiga och juridiska förutsättningar.

Som alla förbrukningsvaror kan väte inte vara renare och miljövänligare än dess framställningsmetod. Ett färgkodningssystem används för att klassificera hur miljövänligt vätet är. Det finns ännu fler färger i paletten, men dessa är de vanligaste alternativen, och alla utgår från metan som är den primära komponenten i naturgas.

• Grått väte: För närvarande den mest utbredda framställningsmetoden där väte utvinns ur naturgas genom ångreformering av metan (Steam Methane Reforming, SMR) eller autotermisk reformering (Autothermal Reforming, ATR). Dessa processer är kostnadseffektiva, men ger upphov till stora mängder koldioxidutsläpp vilket gör att de flesta miljömässiga vinsterna går förlorade om man använder grått väte som drivmedel.
• Blått väte: Liknar grått väte då det framställs av naturgas enligt SMR och ATR, men blått väte använder teknik för infångning och lagring av koldioxid (Carbon Capture and Storage technologies, CCS) som fångar in och avskiljer koldioxidutsläppen som alstras under framställningen. Denna metod anses mer hållbar på grund av CCS, men gör den även dyrare. ATR lämpar sig bättre för tillverkning av blått väte eftersom den alstrar en renare ström av koldioxid än SMR.
• Grönt väte: Grönt väte framställs genom elektrolys, en process där vattenmolekyler spjälkas till väte och syre med hjälp av förnybar elektricitet från rena energikällor som solenergi, vind- och vattenkraft. Denna metod alstrar inga koldioxidutsläpp vilket gör den till det mest hållbara alternativet. Framställningskostnader och förnybar energiförsörjningen utgör dock problem.
• Turkost väte: Turkost väte är en framväxande teknik med metanpyrolys som innebär att metan – den primära komponenten i naturgas – bryts ned till väte och fast kol. Metoden är fortfarande under utveckling, men erbjuder ett lågutsläppsalternativ till grått väte om biprodukten (kolet) kan utnyttjas eller lagras effektivt.

Väteekonomin är fortfarande i sin linda, men börjar så sakteliga ta form och uppvisar stor mångsidighet och potential för globalt införande. Väte utgör redan en betydande del i ett antal industriella processer, från ammoniaktillverkning för gödningsmedel till raffineringsprocesser för petroleumprodukter.

I transportsektorn bryter bränslecellsdrivna elfordon (EV), drivna av väte, alltmer mark och ger ett nollutsläppsalternativ med mycket snabbare laddtider jämfört med batteridrift, där det handlar om minuter istället för timmar. Väte kan även utnyttjas i stationära bränsleceller för energiutvinning och ger tillförlitlig el för hem och företag, speciellt i avlägsna områden och landsändar med begränsad åtkomst till kraftnätet.

Dessutom utgör väte ett effektivt energilagringsmedium som är särskilt lämpligt för att ta vara på överskott av förnybar energi vid produktionstoppar, så att den kan lagras för senare användning. Till skillnad från batterier, som är bättre för korttidslagring av el, har väte en förmåga att lagra stora mängder energi under långa tidsperioder. Det gör väte perfekt för säsongsbunden lagring, för att komma till rätta med fluktuationer som uppstår inom förnybar energiproduktion. Väte kräver betydligt mindre utrymme och vikt jämfört med lagring av energi på batteri, och energisvinnet över tid är praktiskt taget noll.

Många av de klimatmässiga utmaningar som mänskligheten och planeten ställs inför idag, i synnerhet utsläppen av växthusgaser, kan bemötas genom att komplettera fossilbränslebaserad energiproduktion med vätebaserad energi. I takt med att väteekonomin utvecklas ges företagen större utrymme att mildra klimatförändringarna och uppnå de uppsatta hållbarhetsmålen.

Dessutom höjs energisäkerheten genom att vätet diversifierar energiförsörjningen och minskar beroendet av konventionella energikällor, som i allt högre grad kan påverkas av geopolitisk dynamik. Väteekonomin är en möjlighet att främja innovationer, vilket i sin tur kan skapa nya branscher och jobb som stimulerar ekonomisk tillväxt genom hela värdekedjan. Vätedrivna industriella processer minskar även luftburna föroreningar vilket resulterar i förbättrad luftkvalitet – speciellt i tättbefolkade områden – och bättre folkhälsa. 

Trots alla fördelar står ett flertal hinder i vägen för ett utbrett införande av väte. 

Även om energiförsörjningen innebär nollutsläpp är det avsevärt mycket dyrare att producera energi med grönt väte än med traditionella fossila bränslen. Produktionskostnaderna för grönt väte måste minskas, och är av högsta prioritet för att sporra väteekonomin. 

På liknande sätt innebär användning av blått väte i framställningen av grått väte en betydande merkostnad, och ytterligare incitament krävs för utökad användning av blått väte. 

Dessutom saknas en robust och utvecklad infrastruktur för att framställa, lagra, transportera och distribuera väte. Utvecklingen av de olika aspekterna kräver betydande investeringar i utbyggnad och anpassning av ny och befintlig infrastruktur så att väte kan hanteras säkert och effektivt. Vätetekniken måste även vinna allmänhetens förtroende och godkännande på såväl industriell nivå som på konsumentnivå, vilket kräver informationskampanjer för att utbilda om vätets fördelar, bemöta säkerhetsfrågor och skingra myter.

Slutligen ska kunskaper om säkerhetsrutiner och regelverk som berör hela värdekedjan göras allmänt kända och förstådda, från framställnings- och lagringsmetoder till transport och slutanvändning. Tillsynsorganen spelar en viktig roll för att utbilda såväl nuvarande som potentiella användare av väte, och för att skapa incitament för införande. 

Staten och tillsynsorganen spelar en avgörande roll för att främja utvecklingen av en blomstrande väteekonomi genom målinriktade regelverk och stimulansåtgärder. Dessa manifesteras som koldioxidskatter, premier för förnybar energi eller system med utsläppstak och handel med utsläppsrätter som gör den gröna omställningen attraktiv i ett affärsmässigt perspektiv. Exempelvis innehåller USA:s ”Inflation Reduction Act of 2022” skattelättnader för ren energi och för andra villkor som ökar den inhemska produktionen av förnybar energi. Samtidigt har Japan och Sydkorea åtagit sig att uppnå koldioxidneutralitet till 2050, och hela Europeiska unionen följer efter.

Förutom att fastställa regelverken finansierar staten forskning och utveckling, som är avgörande när det kommer till att minska kostnaderna för framställning av grönt och blått väte. Man förbättrar även effektiviteten och nya applikationer utvecklas för den mångsidiga energibäraren. Statlig finansiering och stimulansåtgärder kan påskynda spridningen av laddningsstationer, pipelines och lagringsanläggningar och skapar en robust infrastruktur som stöder ökat införande.

Offentliga organ spelar också en nödvändig roll i etableringen av säkerhetsrutiner och regelverk i hela värdekedjan. Att stärka dessa av största vikt för att allmänheten ska känna sig säker och ha förtroende för vätetekniken.

Med tanke på att väteekonomin befinner sig i ett tidigt skede sträcker sig potentiella applikationer bortom nuvarande användningsområden. Stål- och cementindustrin som är kända för sina stora koldioxidutsläpp på grund av de energikrävande tillverkningsprocesserna, undersöker aktivt vätebaserade komplement till energi från fossila bränslen för att minska klimatavtrycket.

Minskning av koldioxidutsläppen inom sjöfart och luftfart, vilka båda förlitar sig tungt på fossila bränslen, har också visat sig vara en utmaning. Dock kan vätedrivna bränsleceller som driver förbränningsmotorer vara en möjlig lösning.

Väte blandas till och med in i konventionella naturgasdrivna energiutvinningsanläggningar för att minska koldioxidutsläppen. Moderna gasturbinkonstruktioner kan numera använda väte som enda bränslekälla, utan inblandning av naturgas.  

På konsumentnivå kan väte som blandats med naturgas upp till 20 procent av totalmixen användas i hushåll och för kommersiella ändamål utan att behöva modifiera befintliga installationer, som t.ex. värmesystem, spisar, varmvattenberedare och torktumlare vilket öppnar upp för nya sätt att minska koldioxidutsläppen och främja hälsosammare levnadsmiljöer. 

En robust väteekonomi utvecklas inte på egen hand. Tvärtom är det samverkan som krävs av alla inblandade, såväl tillverkare, leverantörer, offentliga och privata forskningsinitiativ, beslutande organ, liksom allmänheten i stort. Fortsatt forskning och utveckling och fler pilotprojekt är nödvändigt för att driva innovationer, sänka kostnadströsklar, övervinna tekniska utmaningar och trygga säkerheten. 

Även om det fortfarande finns utmaningar kan användning av väte erbjuda en mängd fördelar i en värld som försöker minska koldioxidutsläppen, och kompletterar dagens energikällor med hållbar, grön energi. För att hantera utmaningarna krävs fortsatt forskning, utbildning, tekniska innovationer och politisk samverkan, men vätets potential och dess användning fortsätter att skalas upp och gör den till en kraft att räkna med i jakten på en renare industri för en renare framtid.