– På tide å børste støvet av hydrogenbilsatsingen
Strømprisene stiger, elbilfordelene forsvinner og ladekøene blir lengre i helger og ferier. Hva skjedde egentlig med hydrogenbilen som grønt alternativ for persontransport?
I Trondheim kjører Rolf Ratejczak rundt i en av sine hydrogentaxier, en Toyota Mirai. Drosjeeieren er så fornøyd med bilen at han nylig kjøpte en til. En av årsakene er rekkevidden: Hans hydrogenbiler kan lett kjøre 24 timer i strekk, uten å fylle opp tanken. Og når han først må fylle tar det fem minutter. Kø er det så langt ikke snakk om, med de rundt 25 hydrogenbilene i Trondheim.
Hydrogendrosjer er også på veiene i Oslo og Bergen, og metropolen Paris har i dag mer enn 100 drosjer som går på det utslippsfrie drivstoffet.
– En el-taxi må lade 8-10 timer i døgnet. Det er klart at det begrenser inntjeningen, sier drosjeeieren. Dessuten er komforten helt utrolig med hydrogen på tanken, og det er viktig i vår bransje, sier han. Prisen er også mer enn konkurransedyktig med en elbil i samme klasse:
– Jeg sparer nok et par hundrede tusen i innkjøp ved å velge hydrogen, om jeg går for en bil i Tesla S-klassen, sier drosjeeieren.
Så hvorfor gjør ikke enda flere som Rolf?
Elbil til folket, men ikke uten dilemmaer
I dag ruller knappe tre millioner personbiler på norske veier, rundt fire hundre og femtitusen av dem er elbiler. Og over 60 prosent av nybilsalget var elbiler i 2021. Det har gjort at Norge troner på verdenstoppen i antall elektriske biler sett i forhold til folketallet. Dette er gode nyheter mener Steffen Møller-Holst i SINTEF. Men for å nå utslippsmålene, er det grunn til å se på flere alternativer for 0-utslipp både i person- og varetransport, ifølge forskeren. Vi må nemlig dekke alle ulike driftsmønstre og behov.
Det grønne skiftet gir oss flere dilemmaer: Vi trenger stadig flere sjeldne jordarter og metaller i de nye teknologiene som skal tas i bruk, og det gjelder ikke minst for å lage batterier. Batterier som skal flytte elbiler, drive datamaskiner, elektronikk – og kanskje bli store som hus for å lagre de enorme mengdene av ny og grønn energi som så fort som mulig skal inn på verdens energibørser. Problemet er at verden ikke har nok av verken metallene eller mineralene som trengs. Fra før vet vi at naturkrisen er et faktum.
Denne mannen angrer ikke på at han investerte i en hydrogen-taxi. En av fordelene er at bilen kan være operativ døgnet rundt, det tar bare fem minutter å fylle tanken og det trenger han ikke gjøre hver dag. Foto: Gemini
Hurtigladestasjoner langs hovedveiene er allerede på plass ved en rekke knutepunkter, og det er gledelig og nyttig for de som skal på Norgesferie med elbilen sin. Men når vi allerede nå, med rundt 16 prosent elbiler i bilparken, har utfordringer med nettkapasitet enkelte steder, kan vi se for oss problemer hvis alle norske personbiler skal være elektriske. Utfordringene vil bli enda større når lastebiler også skal bli utslippsfrie.
Gryteklar teknologi
– Det er viktig å huske at en hydrogenbil er en elbil – men i stedet for å bruke energi som er lagret i et batteri, lager denne bilen strømmen til elmotoren fra hydrogen direkte i en brenselcelle, poengterer Møller-Holst.
I mer enn tretti år har SINTEF jobbet med utvikling av brenselceller og for at hydrogen skal tas i bruk som ren energibærer. Aktiviteten i SINTEF inkluderer en rekke EU-prosjekter. Blant annet samarbeider forskningsstiftelsen med ledende selskaper om å standardisere løsninger for brenselceller. Det vil gjøre at flere leverandører kan konkurrere om å levere komponenter til brenselcellekjøretøyer og at prisene dermed vil falle betydelig.
Dette er kostnaden for elektrolyse:
Elektrolyse av vann er den sentrale teknologien når hydrogen skal produseres fra fornybare energikilder. Kostnaden for hydrogenet avhenger både av investeringen i elektrolysøren og strømmen som trengs for å spalte vann.
SINTEF har vært involvert i utvikling av elektrolysører i mer enn ti år, men har også viet betydelig tid til å estimere kostnader for teknologien fram mot 2030. SINTEF koordinerer nå Refhyne II-prosjektet som skal bygge verdens største elektrolyse-anlegg på 100 MW i Tyskland.
Gitt den forventede teknologiutviklingen og økningen i produksjonsvolum og størrelse på anleggene, vil kostnaden for elektrolysører halveres innen 2030. For anlegg i 100 MW-klassen forventes investeringskostnaden for elektrolysører å halveres fra dagens nivå til 320-400 $/kW.
For et anlegg på 100 MW gir halveringen av elektrolysørkostnaden en redusert hydrogenkostnad på rundt 3 kr/kg eller ca 10 prosent, forutsatt en strømpris på 50 øre pr kilowatt time. Kostnaden for strøm til elektrolysøren er altså fremdeles det som betyr klart mest for hydrogenkostnaden. Kilde: SINTEF
Steffen Møller-Holst mener at dette vil bidra til at vi vil se flere hydrogenbiler på norske veier i tiden som kommer. For de som trenger en bil med lang rekkevidde, høy ytelse i mange minusgrader og har behov for rask fylling, blir trolig hydrogenbilen både billigst og best egnet, mener han.
Ordførere i Troms og Finnmark fylkeskommune gikk nylig ut med ønske om å få en mer slagkraftig satsing på hydrogen. I Berlevåg produseres det nemlig allerede ett tonn hydrogen per dag, men enn så lenge er etterspørselen liten. Med sine lange avstander og lave temperaturer store deler av året, vil hydrogen som drivstoff både i person- og lastebiler være spesielt godt egnet i denne landsdelen.
Storindustrien har nå engasjert seg i utvikling av et langt større anlegg i Berlevåg som kan produsere 20 tonn hydrogen per dag, Man ser for seg bruk av hydrogenet som drivstoff i maritim transport, så som i fiskefartøyer og kontainerfrakt. På den måten vil disse regionene kunne bli selvforsynt med drivstoff. Det vil redusere både bruken av fossilt drivstoff og klimagassutslippene, og bidra til lokal verdiskaping.
Miljøvennlig, og ja – det er trygt
Men først en liten repetisjon om hydrogen som energibærer. For hva er det som gjør hydrogen til et miljøvennlig alternativ?
Møller-Holst forklarer: Hydrogen inneholder store mengder energi per kilo, ja faktisk mest av alle drivstoffer. Når vi bruker hydrogen får vi bare rent vann som utslipp. Når hydrogen framstilles fra grønn energi, som vann-, sol- og vindkraft, blir hele verdikjeden utslippsfri. Hydrogen tar mye plass, så for små kjøretøyer der volum er begrenset, kan det være utfordrende å få plass til hydrogentankene. Derfor forventer vi at elbilene vil fortsette å være dominerende for små- og mellomstore personbiler også i fremtiden.
Men hva med sikkerheten?
Hydrogen antenner lett; det fikk vi erfare da en hydrogentank sprang lekk i hydrogenstasjonen på Kjørbo sommeren 2019. Det anerkjente selskapet innenfor sikkerhet, Gexcon, konkluderte med at årsaken til hendelsen var at en plugg i en av lagringstankene var feilmontert. Sikkerhet vil alltid være første prioritet når nye drivstoffer introduseres i markedet. SINTEF, Gexcon og en rekke andre partner har nylig fått midler til videreføring av sikkerhetsprosjektet “SH2iFT” for tre nye år, med støtte fra Forskningsrådet. I prosjektet skal dette nye drivstoffets egenskaper kartlegges i enda større grad. Det skal gjennomføres eksperimenter i form av hydrogenbranner, foretas sikkerhetsanalyser og videreutvikles modeller for både gassformig og flytende hydrogen.
Alle personbiler er underlagt de samme krav til sikkerhet. Både Hyundais hydrogenbil, Nexo, og Toyotas Mirai fikk fem stjerner i den anerkjente Euro NCAP-testen. Hydrogentankene i bilene er utstyrt med en ventil som kontrollert slipper ut hydrogenet i tilfellet bilen blir utsatt for høy varme i forbindelse med en brann. På den måten unngår man at tanken eksploderer, med de betydelige skadene som ville medføre.
Ikke enten -eller
De ulike behovene fra sluttbrukerne viser at både el- og hydrogenbiler må på veiene for at målet om nullutslipp i transportsektoren skal kunne nås. Dette vil være en langt mer robust måte å møte klimautfordringene på og sikre at vi får maksimalt ut av de offentlige midlene som trengs, sier Møller-Holst.
For å kunne gi de beste rådene til beslutningstakere, har SINTEF utviklet modeller for sammenlikning av ulike drivstoffer for transport. Med eksperter på alle de ulike alternative fremdriftsløsningene, biodrivstoff, batteri- og hydrogenteknologi, og logistikk, kan SINTEF bidra med det faglige grunnlaget for myndighetenes prioriteringer for utbygging av infrastruktur.
Den siste tiden har vi fått stadig økende interesse for modelleringsverktøyet som SINTEF har utviklet, forteller forskningsleder Frode Rømo. Industriselskaper, varedistributører og teknologileverandører er blant de som nå etterspør beregninger basert på modellapparatet som er etablert.
– Våre modeller tar hensyn til flere faktorer enn det som tidligere har vært tatt i betraktning. Det gjør at vi med større troverdighet kan si noe om de totale kostnadene som er knyttet til hver av de nye, alternative løsningene. På den måten vil vi kunne investere klokere og nå utslippsmålene raskere og billigere, sier forskningslederen.
Det er naturlig at hydrogenbilene vil kunne få sin plass også i personbilsegmentet, spesielt dersom denne gode løsningen for tyngre kjøretøy vil føre til en utbredt infrastruktur for hydrogenstasjoner i landet, konkluderer han.
Hydrogen fra sol og vind til tyngre kjøretøyer og lange avstander
Rekkevidde og rask fylling er som allerede nevnt de uomtvistelige fordelene til en hydrogenbil. Det har matvaregrossisten Asko i Trondheim skjønt for lengst. Fordelene med hydrogen framfor batteri-elektrisk framdrift er nemlig enda større desto større kjøretøyet blir, og desto lengre det skal kjøre. I dag produserer Asko sin egen hydrogen fra et solcelleanlegg som dekker hele taket på lagerbygget på Tiller. Asko Midt-Norge har kunder fra den sørlige delen av Trøndelag helt opp til Bodø.
Trailerne skal dermed kunne dekke lange distanser. De fire første distribusjonsbilene som ASKO nå har under uttesting, har vist seg å ha en rekkevidde på 4-500 km. Og hydrogen-systemet for fremdrift veier litt mindre enn et vanlig dieselsystem. Dermed opprettholdes lastekapasiteten.
Denne lastebilen ruller på hydrogen produsert med strøm fra solceller på ASKO sitt tak. Foto: SINTEF/Steffen Møller-Holst
– Anlegget hos ASKO er et godt eksempel på hvordan vi i kan benytte fornybare energikilder til å nå nullutslipp i hele transportsektoren. Det finnes mange, store tilsvarende lager- og industribygg, og disse kan dekkes av solceller, som i store deler av Norge vil gi god økonomi når strømprisene er som nå, sier Steffen Møller-Holst.
Moden teknologi – men flaskehalser sinker oss
Selv om driftssikkerheten for hydrogenbiler har vist seg å være like god som for bensin, diesel og elbiler, er antallet hydrogendrevne personbiler fremdeles under 300 i Norge. Flaskehalsene er tilgang på drivstoff og at kun to bilmodeller er tilgjengelige. Rekkevidden for disse er 5-600 km per fylling – selv på kalde vinterdager med klimaanlegget på 20 grader. Prisen på hydrogenbilene er konkurransedyktig med elbiler med samme rekkevidde, til tross for at hydrogenbilene produseres i langt mindre volum.
Teknologiutviklingen vi nå er vitne til både innenfor batteri- og brenselcelleteknologi går raskt. Av disse to forventes potensialet for kostnadsreduksjoner å være størst for brenselceller, etter hvert som produksjonsvolumet øker, ifølge Møller-Holst.
– Derfor forventer vi også å se konkurransedyktige hydrogenlastebiler i markedet innen fem års tid. SINTEFs modellverktøy har gitt resultater som viser at de totale eierskapskostnadene for lastebiler som skal ha rekkevidde på mer enn 300 km vil bli billigere enn batteri-elektriske lastebiler dersom de er hydrogendrevne, sier Møller-Holst.
Flere leverandører av lastebiler har de siste årene lansert prototyper med hydrogen og brenselceller. Hyundai har allerede levert det første 50 av tusen hydrogenlastebiler til Sveits.og Scania, Volvo, Daimler og Iveco har produksjonsserier på gang.
En ny rapport fra konsulentselskapet Thema viser at infrastruktur for de 70 000 lastebilene vi har i Norge vil koste 8 mrd. kroner hvis drivstoffet er hydrogen. Hvis disse lastebilene skal være batteri-elektriske, er kostnaden 12,9 mrd. kroner. Da er ikke tomtekostnadene medregnet.
Fordi ladetiden er betydelig lengre enn fylletiden for hydrogen, blir kostnadsforskjellen i realiteten enda større. Men, det betyr ikke at hydrogen vil være den beste løsningen for alle lastebiler: For bynære strøk og kortere distribusjonsruter, er batteri-elektriske lastebiler allerede konkurransedyktige mot diesel, og her vil ikke hydrogenlastebiler være det mest kostnadseffektive alternativet for nullutslipp.
Økende engasjement for hydrogen som drivstoff
EUs hydrogenstrategi er klinkende klar på at hydrogen er helt avgjørende for å avkarbonisere energisystemet innen 2050. Som et ledd i oppfølging av strategiens målsettinger, legger EU gjennom sitt nye drivstoffdirektiv (AFIR) opp til et nettverk av hydrogenstasjoner i hele Europa, med maksimum 100 km mellom stasjonene. Direktivet er nå på høring, også i Norge.
Mens Tyskland nå har mer enn 100 hydrogenstasjoner i drift, er antallet i Norge fire. Norske myndigheter og virkemiddelapparatet har nylig etablert støtteordninger for å gjøre hydrogen tilgjengelig som drivstoff i maritim transport. For at hele transportsektoren skal kunne nå nullutslipp, må det også legges til rette for hydrogen som drivstoff for veitransport, mener Møller-Holst.
