Væntingar um vetni

Samkvæmt sumum áætlunum þarf að ferfalda rafmagnsvinnslu í heiminum á næstu 30 árum til að sinna eftirspurnaraukningunni, m.a. vegna orkuskiptanna. Á Íslandi mun rafmagnsvinnslan líklega aukast um 50 %-100 % á sama tímabili, þ.e. hún mun vart ná að tvöfaldast.  Ef tilraunir með djúpboranir niður á 5 km  dýpi heppnast, mun afl hverrar gufuholu geta tífaldazt.  Þá aukast möguleikar á alls kyns umhverfisvænni orkunýtingu hérlendis, t.d. vetnisframleiðslu til innanlandsbrúks og útflutnings.  Aflsæstrengur til útlanda getur varla keppt við slíkt með öllum sínum stofnkostnaði, orkutöpum og rekstaróvissu, m.a. vegna bilanahættu og langs stöðvunartíma í bilunartilvikum. 

Orkuskiptin verða almennt tæknilega erfiðari í ýmsum orkunýtingargeirum en í raforkuvinnslunni.  Þar má nefna svið, þar sem liþíum-rafgeymum eða rafmagni verður illa við komið, s.s. í þungaflutningum á landi, í skipum, flugvélum, upphitun húsnæðis og í iðnaði.

  Árið 2014 (nýjustu áreiðanlegu upplýsingar) myndaði þessi starfsemi (þar sem bein rafvæðing er torsótt) 15 mrðt (milljarða tonna) af CO2 eða 41 % af losun orkutengdrar starfsemi, en raforkuvinnslan myndaði minna eða tæplega 38 % orkutengdrar losunar. Mesta losun CO2 frá iðnaðarstarfsemi er frá járn- og stálverksmiðjum, 6,4 %, sementsverksmiðjum, 6,1 % og frá efnaverksmiðjum, 3,0 %.  Álverksmiðjur losa aðeins 0,8 % af heild orkutengdrar starfsemi.

Framundan er sögulegt átak til að forða jörðunni frá ofhlýnun fyrir núverandi líf af völdum gróðurhúsalofttegunda í lofthjúpi jarðar. Á 200 ára skeiði frá upphafi kolanotkunar til 1970 myndaði bruni jarðefnaeldsneytis og iðnaðarframleiðsla 420 mrðt af gróðurhúsalofttegundum, aðallega CO2. Á 40 ára tímabilinu 1970-2011 þrefaldaðist þetta koltvíildismagn og varð þá 1,3 Trnt, aðallega við iðnvæðingu fjölmennra Asíuþjóða. Landbúnaður og landnotkun  (án eldsneytisbruna) valda um fjórðungi heildarlosunar, og orkutengd losun 3/4 heildarlosunar.

Varðandi landnotkunina ættu menn hérlendis ekki að hrapa að aðgerðum á borð við uppfyllingu í skurði, því að nýjar mæliniðurstöður hérlendis benda til, að upphaflegt talnaefni, sem að miklu leyti var fengið erlendis frá, þar sem lofthiti og jarðvegur er annar en hér, gefi til kynna allt of mikla minnkun losunar gróðurhúsalofttegunda við endurheimt votlendis.  Hins vegar er bráðnauðsynlegt að beina auknu fé, sem fæst t.d. af kolefnisgjaldtökunni, yfir í skógrækt og landgræðslu og halda sem nákvæmast bókhald um þá mótvægisaðgerð með mælingum á koltvíildisnámi nýræktar.  Þessar mælingar þurfa að njóta alþjóðlegrar viðurkenningar.  

Steven Davis við Irvine Kaliforníuháskólann hefur stjórnað rannsókn á því, sem þarf til að orkunotkunin verði kolefnisfrí í heiminum m.v. þekkta tækni.  Auk rafmagns og rafgeyma segir hann þurfa vetni og ammoníum, lífeldsneyti, gervieldsneyti, að fjarlægja kolefni úr útblæstri og geyma það í jörðu og að taka koltvíildi úr andrúmsloftinu og setja í trygga geymslu, væntanlega neðanjarðar.  

Vetni gæti gegnt hlutverki við að knýja áfram létt og þung farartæki, við hitun og stálvinnslu.  Vetni, H2, og koleinildi, CO,  eru aðalefniviður gervieldsneytis fyrir þotuhreyfla.  Að fjarlægja C úr afgösum kemur til greina við hitun og sementgerð.

Þeir, sem vinna að því að fjarlægja kolefni úr orkukerfum heimsins, búast við gegnumbroti í þeim efnum 2025-2035.  Þá muni koma fram á sjónarsviðið flutningatæki með langa drægni, knúin rafgeymum og vetni, og að þá muni vetni leysa jarðgas af hólmi sem hitagjafi við húsnæðisupphitun. 2030-2040 verði framleitt gervieldsneyti fyrir skip og flugvélar.  2040-2050 verði kolefnisbrottnámi og geymslu þess beitt í stórum stíl; svo og verði vetni beitt í stórum stíl í iðnaði í stað jarðefnaeldsneytis.  2050-2060 verði nettólosun gróðurhúsalofttegunda engin með hjálp stórfelldrar endurræktunar skóga og með því að vinna CO2 úr loftinu og geyma það á föstu formi, t.d. neðanjarðar.

Orkuskiptin verða kostnaðarsöm, en Íslendingar verða í kjörstöðu með sínar endurvinnanlegu orkulindir; það væri glapræði að spreða þeim inn á sæstreng með öllum sínum orkutöpum áður en til nýtingar kemur.  Við getum rafgreint vatn með sjálfbærri raforku og þannig orðið sjálfum okkur nóg um vetni til eldsneytisframleiðslu fyrir innanlandsmarkaðinn og jafnframt flutt út umtalsvert magn vetnis, t.d. til Bretlands, en Bretar hafa mikil áform um vetnisvæðingu sem lið í orkuskiptum hjá sér.  

Adair Turner, formaður "Energy Transitions Commission", ETC, sem eru alþjóðleg samtök um orkuskipti, segir, að árlegur kostnaðarauki við rekstur kerfa, þar sem orkuskiptin eru tæknilegum vandkvæðum háð, án nettó losunar, muni nema TrnUSD 1,2 árið 2050.  Þetta er há upphæð, en þó líklega svipuð og nemur árlegum útgjöldum til hernaðar og vígbúnaðar í heiminum, svo að ekki ætti sá þröskuldur að vera óyfirstíganlegur. 

Eftir stöðuga lækkun framleiðslukostnaðar helzta neyzluvarnings áratugum saman vegna tækniþróunar, framleiðniaukningar og flutnings á vöruframleiðslu frá hákostnaðarlöndum til lágkostnaðarlanda, sem drifið hefur áfram sífellt vaxandi neyzlu í heiminum og fækkað örfátækum, stendur heimurinn nú líklega frammi fyrir hækkandi framleiðslukostnaði um sinn í fyrsta skipti í langan tíma.  Það veldur pólitískri tregðu við að taka á málum af einurð.

Í skýrslu frá ETC segir, að til að ná nettó núll kolefnislosun frá orkutengdri starfsemi manna þurfi að auka vetnisvinnsluna úr um 60 Mt/ár í 500-700 Mt/ár um miðja þessa öld.  Þó er ekki gert ráð fyrir mörgum bílum knúnum vetnisrafölum.

Núverandi vetnisvinnslu úr vatnsgufu með jarðgasi, sem stendur undir 95 % vinnslunnar, verður að umbylta yfir í rafgreiningu vatns með rafstraumi frá sjálfbærum orkulindum, svo að gagn verði af henni.  Þar liggja mikil tækifæri fyrir þjóðir með miklar ónotaðar, sjálfbærar orkulindir.  Íslendingar eru þar á meðal, og innlend vetnisframleiðsla getur orðið í senn gjaldeyrissparandi, gjaldeyrisaflandi og atvinnuskapandi.  Hún verður mjög vænlegur valkostur við útflutning á raforku strax í byrjun næsta áratugar vegna skorts á vetni í heiminum, sem framleitt er án koltvíildislosunar að nokkru marki.