Men hvor miljøvennlig er hydrogen?

Vi har nylig beskrevet Kinas bruk av hydrogendrevne kjøretøy under vinter-OL 2022, i overkant av 1000 enheter, deriblant et stort antall busser. Men hvor miljøvennlig har dette vært?

Det er ingen tvil om at OL 2022 har vært en verdifull fullskalatest av hydrogendrevne kjøretøy. Blant annet har kjøretøyene operert under ganske lave temperaturer. Vi har foreløpig ikke lest noe sted hvor vellykket selve driften av busser og andre kjøretøy har vært, men erfaringene fra Kina kan være verdifulle i den videre utviklingen av slike kjøretøy.

Det var åpenbart viktig at årets vinter-OL skulle fremstå som miljøvennlig. Hydrogen er jo i seg selv en utslippsfri energibærer, og praktisk talt hele kjøretøyflåten hadde brenselceller hvor den elektriske fremdriften ble fremskaffet ved hjelp av hydrogen. Selv OL-flammen brant på hydrogen.

Produksjonen er avgjørende

Med dagens teknologi trengs det store mengder energi for å produsere såkalt grønt hydrogen, altså hydrogen hvor også produksjonen er utslippsfri. For å til en slik produksjon trengs fornybar energi fra vann-, vind- ellers solkraftkraft. Hvis hydrogen produseres på basis av naturgass, snakker man gjerne om grått hydrogen, og med kull som utgangspunkt kaller man hydrogenet sort.

For å produsere grønt hydrogen inngikk myndighetene og den nasjonale olympiske komiteen en avtale med Shell. Et Joint Venture mellom Shell (China) Limited and Zhangjiakou City Transport Construction Investment Holding Group Co. Ltd. resulterte i en produksjonsenhet med 20 megawatt kapasitet i Zhangjiakou i Hebei-provinsen. I dette området er det rikelig tilgang på sol- og vindkraft for produksjon av grønt hydrogen gjennom elektrolyse. Anslagsvis halvparten av OL-flåten av hydrogendrevne kjøretøy har fått hydrogen fra denne fabrikken

Men hva med øvrig hydrogen til OL-kjøretøyene? Her vet vi ikke så mye for Kina er jo ikke akkurat kjent for å fortelle så mye om hva man driver med. En annen leverandør til OL-kjøretøyene var det kinesiske olje- og gasselskapet Sinopec. Dette selskapet har ikke spesifisert hva slags hydrogen som er levert til OL-kjøretøyene. Det vi imidlertid vet, er at Sinopec, som skal være Kinas største selskap innenfor sektoren, nå bygger opp et stort nettverk for distribusjon av hydrogen basert på fossilt drivstoff. Da snakker man om et utslipp fra hydrogenproduksjonen som er fra tre til seks ganger høyere enn når man brenner bensin i en konvensjonell forbrenningsmotor.

Hvis slikt hydrogen er benyttet i OL-kjøretøyet, blekner miljø-alibiet, selv om Shell altså har gjort en betydelig innsats.

Grønt, sort og grått

Kina er en betydelig produsent av hydrogen, rundt 25 millioner tonn i året. Rundt 1% er grønt hydrogen produsert på basis av fornybar energi. 62% er sort hydrogen basert på brenning av kull, det fossile «drivstoffet» som er høyest karbonutslipp. Resterende er såkalt grått hydrogen, produsert på basis av naturgass som regnes som det mest miljøvennlige fossile drivstoffet. Vi vet ikke om det nye produksjonsanlegget til Shell er med i disse tallene, men det vil i så fall endre forholdet marginalt.

Hydrogen produsert fra naturgass gir et utslipp på 8-12 kg CO₂ pr. kg hydrogen. Tilsvarende utslipp når hydrogen produseres på basis av kull er 18-20 kg CO₂ pr. kg hydrogen.

Når man brenner 1 kg bensin i en forbrenningsmotor, produseres det rundt 3,5 kg CO₂. Da er også CO₂-utslippene ved produksjonen av drivstoffet regnet med. Sammenligner man slik, har sort hydrogen seks ganger så høyt CO₂-utslipp som bensin og enda litt større hvis man sammenligner med diesel. Disse forholdene kan selvsagt variere litt alt etter effektiviteten på motorer og brenselceller, men trenden er helt klar.

Kina begrunner en utstrakt bruk av grått og sort hydrogen med at det er nødvendig for å få ned prisen mens industrien bygger opp kapasiteten for grønt hydrogen.

Virkningsgrad

Hydrogen, også grønt, har et annet problem sammenlignet med batterielektrisk drift. Dagens brenselceller har en virkningsgrad på 50-65%. En el-motor drevet fra batteristrøm ligger gjerne i overkant av 90%. Man utnytter altså strømmen betydelig bedre når den går direkte fra et batteri til en elmotor enn om den først må produseres i en brenselcelle. I tillegg opplever vi for øyeblikket en rivende utvikling av batterier når det gjelder vekt, energitetthet og ladehastighet. Der det er mulig å benytte batterielektrisk drift, vinner dette over hydrogen i dagens situasjon.

Hydrogen har likevel noen fordeler. En av dem er at man ikke har noen utfordringer med rekkevidden. En annen at det ikke tar særlig mye lenger tid å tanke hydrogen enn diesel. En tredje fordel er at vekten av hydrogentanker, brenselcelle og elmotor (og et lite batteri som et hydrogendrevet kjøretøy tross alt må ha) ikke er høyere enn drivstofftanker, forbrenningsmotor og transmisjon i en tung lastebil eller buss. Man slipper altså at tunge batterier stjeler av nyttelasten.

Fremtidens energiproduksjon er usikker, ikke minst nå når energirike Russland skaffer seg fiender i hele den vestlige verden. Men kommer man i situasjoner hvor man har overskudd av elektrisitet, kan overskuddstrømmen benyttes til produksjon av grønt hydrogen.

Det som kunne vært interessant å vite fra Kina, er hvordan driftskostnadene med hydrogendrevne busser og andre hydrogendrevne OL-kjøretøy har vært. Det vi ser her i Europa, er så langt at hydrogendrevne busser har betydelig høyere anskaffelses- og driftskostnader enn tilsvarende batteridrevne busser.

Vi har nylig brakt en artikkel om at Montpellier i Frankrike har kansellert en ordre på 50 hydrogenbusser og ønsker å erstatte dem med batterielektriske. Årsak: Man regnet seg frem til at det ble seks ganger dyrere drift med de hydrogendrevne enn de batterielektriske.

Det er vanskelig å spå om fremtiden, sies det. Det pågår en rivende utvikling innenfor både hydrogendrift og batterielektrisk drift. Så kostnadsbildet kan være et helt annet om noen år. Men trolig vil det være nødvendig med en kombinasjon av batterielektrisk drift, hydrogen og fornybart drivstoff av ulike slag for å tilfredsstille ambisiøse klimamål.

Ledende

Det man uansett skal berømme Kina for, er at landet etter alt å dømme har mer erfaring med både batterielektriske og hydrogendrevne kjøretøy enn noe annet land. Landet har ikke mindre enn 400.000 batterielektriske busser i drift og eksporterer slike kjøretøy til store deler av verden. Nærmere halvparten av all elbilproduksjon skjer også i Kina.

Kilder: Shell, Quartz, Wikipedia