Vaxandi áhugi á vetni

Rafmagnsbílum fjölgar ört í heiminum, og munar þar mest um kínverska framleiðslu og kaupendur.  Þar er stefna stjórnvalda að draga úr loftmengun, einkum í stórborgunum, þar sem hún er löngu komin á stórskaðlegt stig og leiðir til ótímabærs dauðdaga yfir 100 þúsund manns á ári hverju. Þetta skelfilega ástand hefur valdið þjóðfélagslegri spennu. Liður í úrbótum stjórnvalda er rafvæðing bílaflotans, þótt slíkt sé skammgóður vermir, þar sem megnið af raforkuvinnslunni er kolaknúin.  Kínverjar hafa hins vegar uppi mikil áform um að kjarnorkuvæða raforkuvinnsluna, og hafa sett háar upphæðir í þróun kjarnorkutækni, einnig með klofnun annarra frumefna en úraníum, t.d. þóríum.

Kínverjar ganga róttækt til verks á sviði loftslagsmála.  Þeir hafa tryggt sér meirihlutann af vinnslugetu málma, sem þarf til að framleiða liþíum-rafgeyma.  Af þessum sökum hefur verð á þeim hækkað mikið og hörgull er á þeim inn á heimsmarkaðinn.  Þetta torveldar framboð nýrra rafmagnsbíla, en samt hefur framleiðsla þeirra aukizt hratt á síðustu árum.  Frá miðju ári 2014 tvöfaldaðist fjöldi þeirra í heiminum úr 1 M í 2 M á 17 mánuðum,og síðan tók aðeins 6 mánuði að tvöfalda fjöldann úr 2 M í 4 M.  Í árslok 2018 gætu þeir verið um 10 M í heiminum öllum, sem þó er aðeins rúmlega 1 % af heildarfjöldanum.  Á Íslandi er fjöldi alrafbíla um 2500, sem er um 1 % af fólksbílafjöldanum.  Framboðið er hreinlega ekki nægt til að hægt sé að ná markmiði stjórnvalda.  Að hækka kolefnisgjaldið til að hraða fjölguninni er út í hött við þessar aðstæður.

Orkutengd losun mannkyns 2014 nam alls 36,2 mrðt af CO2 og var bróðurparturinn af losun mannkyns.  Það mun enginn umtalsverður árangur nást í baráttunni við gróðurhúsaáhrif koltvíildis í andrúmsloftinu fyrr en stórtæk tækni við kolefnisausa vinnslu raforku lítur dagsins ljós, því að raforkuvinnslan veldur 37,6 % orkutengdrar losunar.  Þegar árangur næst á þessu sviði, t.d. með þóríum-kjarnorkuverum, þá verður hægt að vinna vetni í stórum stíl með rafgreiningu úr vatni án kolefnislosunar. Gallinn við þetta ferli eru mikil orkutöp eða um 25 % við rafgreininguna sjálfa. Hún krefst þess vegna um 50 kWh/kg H2.  Eðlisorkan er um 33 kWh/kg, sem er einhver hæsta eðlisorka eldsneytis, sem þekkist.

Af þessum orsökum hentar vetni vel sem eldsneyti á farartæki.  Samgöngur valda 26,1 % orkutengdrar losunar CO2.  Nokkrir stórir japanskir og Suður-kóreanskir bílaframleiðendur hafa tekið stefnuna á vetnisrafalaknúna rafmagnsbíla.  Það eru góð rök fyrir því að því gefnu, að nægt "grænt" vetni verði á boðstólum.  Til að ná 650 km drægni fólksbíls þarf hann vetnisknúinn aðeins að vera 1400 kg, en 3000 kg knúinn liþíumrafgeymum. Vetnið kostar núna um 1,35 USD/kg, en spáð er hækkun upp í 2,3 USD/kg árið 2020.  Reikna má með a.m.k. 100 km/kg vetnis, sem þýðir, að þetta síðar nefnda verð má tvöfaldast án þess, að orkukostnaður vetnisbíls verði hærri en rafmagnsbíls með liþíum rafgeyma.  

Vetnið má einnig nota til framleiðslu á gervieldsneyti, og það er mjög vænleg framleiðsla á næstu áratugum fyrir vinnuvélar, skip og flugvélar.  Koltvíildi andrúmsloftsins er hinn grunnþáttur þessarar gervieldsneytisframleiðslu.  Hérlendis mætti framleiða um 150 kt/ár (k=þúsund) af umhverfisvænu vetni, sem sumpart færi beint á farartæki, sumpart færi það í eldsneytisframleiðslu og afgangurinn væri fluttur utan, t.d. til Norð-Austur Englands, þar sem það verður notað til að leysa jarðgas af hólmi við upphitun húsnæðis.  

Það er sjálfsagt að nýta sjálfbærar orkulindir til framleiðslustarfsemi hér innanlands, sem verða má að liði í baráttunni við ofhlýnun jarðar, sem leiðir m.a. til ofsúrnunar hafsins og getur haft alvarleg áhrif á lífríkið innan efnahagslögsögu Íslands.  Að gera landið sjálfu sér nægt um eldsneyti hefur gríðarlega efnahagslega þýðingu, svo og öryggislega þýðingu.  Að framleiða vetni verður arðsöm starfsemi, og með slíkri framleiðslu verður ekkert svigrúm eftir til rafmagssölu inn á sæstreng, jafnvel þótt stóriðjuver loki.  Þetta veldur því, að Ísland verður áfram einangraður raforkumarkaður, og raforkuverðshækkanir geta þá orðið hóflegar og fylgt kostnaðarhækkunum virkjanafyrirtækja, flutnings- og dreifingarfyrirtækja.

 

  

Athugasemdir

[Hörður Þormar, 30.12.2018 kl. 21:37]

Próf. Bragi Árnason sá, þegar á áttunda áratug síðustu aldar, vetnið fyrir sér sem orkumiðil framtíðarinnar.

[Bjarni Jónsson, 31.12.2018 kl. 11:35]

Prófessor Bragi var ekki aðeins góður fræðimaður og lærifaðir, heldur var honum gefin meiri framtíðarsýn en flestum samtíðarmönnum.  Það styttist í, að vetnið ryðji sér til rúms sem orkumiðill til að fást við ofgnótt kolefnis í andrúmsloftinu.

[Jóhann Elíasson, 31.12.2018 kl. 11:54]

Ég heyrði í manni á útvarpi Sögu, hann heitir Þórir, hann sagði að ekki væri mikið mál að nota vetni sem eldsneyti á flugvélar.  Er þetta rétt???

[Valdimar Samúelsson, 1.1.2019 kl. 14:20]

Góð grein Bjarni. Vetni gæti komið sem orkugjafi strax eins og methane og methanol. Þetta passar fyrir allar hefðbundnar vélar. Methane gas og methanol fyrir eldri og lágþrýstnari vélar og vtni fyrir háþrýstnari vélar.

Ef stjórnvöld myndu sleppa taumhöldin á þessum orkugjöfum þér væri almenningur/fyrirtæki löngu búinn að bjarga þessum málum. 

Það hefir aldrei verið sett upp áætlun fyrir methane gas framleiðslu þar sem hægt væri að safna skít s.s. svína, hænsna og kúabúum í bland og framleiða orku og nýta afgangs láhita varma frá hitaveitum. 

Svipað er með methanol en þar er í raun ekkert prógramm nema kannski einhver framleiðsla við Hellisheiða virkjun? dreifing ?.

Við höfum þetta allt.   

[Bjarni Jónsson, 1.1.2019 kl. 15:58]

Sæll, Jóhann;

Hygg þetta sé rétt, en það er líka hægt að framleiða þotueldsneyti úr vetni og koltvíildi.