Hur fungerar vätgas?

Vätgas är en energibärare som kan användas för att transportera, lagra och tillhandahålla energi, precis som elektricitet. Vätgas kan tillverkas av alla sorters energikällor: fossila, fossilfria, förnybara. Den stora potentialen har vätgas som energibärare i ett förnybart energisystem där den framställs från till exempel sol, vind eller vatten.

Vätgas består av endast två väteatomer och har därför den kemiska beteckningen H₂. Väte är det vanligaste och lättaste grundämnet i universum. Vätgasen är lättantändlig men brinner rent och innehåller mer energi per kilo än fossila bränslen.

Vid rumstemperatur och normalt tryck är vätgas just en gas, men vid riktigt kalla temperaturer och under högt tryck blir den flytande.

Man kan framställa vätgas på olika sätt. Nästan all vätgas som används av industrin idag framställs ur fossilgas genom så kallad ångreformering. Fossilgasen hettas upp till mellan 700-1100 grader tillsammans med en katalysator av metall. Resultatet blir koldioxid och vätgas som bildas när vattenånga reagerar med metanet i fossilgasen (CH₄). Detta brukar kallas ”grå" vätgas. Den har fossilt ursprung och leder till stora utsläpp av koldioxid. Genom att lägga till utrustning för koldioxidinfångning i processen skulle en stor del av utsläppen kunna undvikas. Då får man vad som brukar kallas ”blå” vätgas.

Den “blå” vätgasen har flera olösta problem: utvinningen av fossilgas är mycket miljöförstörande, det blir läckor av metan som är en kraftig växthusgas, det finns risker och osäkerheter med lagringen av koldioxid, och dessutom finns inte den nödvändiga infrastrukturen än. Ett bättre sätt att tillverka vätgas är genom elektrolys. I en elektrolysör spjälkar man vatten till vätgas och syre med hjälp av el. Använder man el från förnybara källor som sol eller vind brukar vätgasen kallas ”grön”, det vill säga fossilfri. Det är framför allt vätgas producerad på det sättet som lyfts som en möjlighet i den svenska energiomställningen, bland annat genom att den tillverkas och används av tung industri.

När solen skiner och vinden blåser kan vi producera el som används för att producera vätgas som sedan lagras. När energin sedan behövs igen kan den exempelvis omvandlas till el via en bränslecell för att driva ett fordon eller ledas ut på elnätet. I en bränslecell reagerar väte och syre på ett kontrollerat sätt och bildar elektricitet, vatten och värme. Restprodukten är vanligt vatten, eftersom vätgas (2 stycken H₂) som reagerar med syre (1 styck O₂) bildar 2 stycken H₂O. Genom att gå från el till vätgas tillbaka till el sker dock stora energiförluster, vilket gör det till en lösning framför allt där andra alternativ till lagring saknas.

Bränsleceller kan tillsammans med en gastank användas i stället för batterier i elbilar eller elflygplan. Vätgasen kan produceras och lagras direkt på vätgasmacken med hjälp av vindkraft eller solceller.

I dag används ”grå” vätgas inom industrin, till exempel för att tillverka ammoniak som sedan kan användas för att göra konstgödsel. Ett annat stort användningsområde är i raffinaderier där tjockolja ”lättas upp” med vätgas och omvandlas till bensin och diesel med hjälp av vätgas. När tung industri ställer om för att minska sina utsläpp är vätgas ofta en av de viktigaste komponenterna. Till exempel kan fossilfritt stål tillverkas genom att kol ersätts med vätgas som reduktionsmedel, vilket innebär att det gör om järnoxid till järn och tillför dessutom värme.

Inom industrin har vätgas använts i över hundra år, vilket gör att det finns mycket erfarenhet och kunskap om hur gasen hanteras på ett säkert sätt.

Vår tids stora utmaning är att klara energiförsörjningen samtidigt som de fossila bränslena avvecklas. Många är överens om att ”grön” vätgas kan få en nyckelroll i övergången från fossila bränslen till förnybara energikällor och hållbara energisystem. Runt om i världen ökar därför intresset för vätgas.

Fördelar:

Nackdelar:

I Sverige har vätgasens roll varit relativt begränsad men i takt med att EU valt att investera stort i vätgas ökar intresset också i Sverige. Nu satsas bland annat på att använda vätgas som reduktionsmedel i stålframställning och som energilager.

Globalt användes 94 megaton vätgas år 2021, vilket var en ökning på fem procent från året innan. Användningen sker framför allt inom raffinaderier och är ”grå” vätgas, alltså producerad av fossila bränslen. Användningen ökar kraftigt inom nya sektorer som industri och transporter, men från mycket låga nivåer.

Det internationella energirådet (IEA) uppskattar att den globala vätgasefterfrågan kommer nå 180 megaton 2030 och att tung industri kommer stå för den största ökningen.

Faktabladet är granskat av Naturskyddsföreningens avdelning för klimat och juridik. Senaste granskning: januari 2023.