LESERBREV

Trond Andresen: Hydrogensamfunn eller elektronsamfunn? (22.5.08, 10:59)

Jeg har fått to svar på min kritikk av det jeg mener er "hypen" rundt hydrogen som energibærer: Et svar fra åtte kolleger som er involvert i hydrogenrelatert forskning. En av disse, Steffen Møller-Holst, har også skrevet et eget svar. Dette er mitt svar på begge disse innleggene.

Det er bra at vi er enige om at virkningsgrad fra kilde til sluttanvendelse er viktig. Mine motdebattanter bestrider ikke at hydrogen produsert ved elektrolyse av vann har dramatisk dårligere virkningsgrad (4 ganger dårligere, sier denne kilden) levert som mekanisk energi til et kjøretøys hjul, sammenlignet med alternativet batteridrift. Dette burde i seg sjøl være nok til å avvise hydrogen som en viktig energibærer i framtidssamfunnet. Og da har jeg ikke tatt med de enorme kostnader for å bygge ut en landsdekkende infrastruktur for lagring og distribusjon av hydrogen i tanker og rør, en infrastruktur som er totalt fraværende i dag. Og at man må opp i et dramatisk høyt trykk på 700 bar eller der omkring for å få med seg nok hydrogen i tanken på en bil.

Sett dette opp mot den eksisterende infrastruktur som i moderne industriland er ferdig utbygd til hver eneste bolig og bedrift; el-nettet, hvor man nesten vedlikeholdsfritt, uten bevegelige deler, med minimale transporttap, uten fare for lekkasjer og eksplosjoner som kan skje med gass, gjennom tynne ledninger og ikke langt tjukkere rør -- distribuerer svære effekter til brukerne. Dette kan vi kalle elektronsamfunnet, som finnes her og nå, og som i en hver seriøs debatt må settes opp mot visjonen om et hydrogensamfunn. Denne eksisterende infrastrukturen har i alle moderne samfunn stor ledig effektkapasitet om natta. Den kunne i morgen den dag ha ladet hundretusener av biler i Norge. Gjør man det tankeeksperiment at to millioner personbiler i Norge skulle gått på strøm, og hver bil kjørte 15.000 km/år (dagens gjennomsnitt), så ville dette krevd ca. 6 TWh, eller 5% av norsk vannkraftproduksjon. Det trengs sjølsagt mer el-energi og mer enøk med et slikt scenario, men det er veldig, veldig mye mindre "pie-in-the-sky" enn hydrogenscenarioet.

Siden min motpart skjønner at det er umulig å forsvare elektrolyse-alternativet for å framskaffe hydrogen, framholder de i stedet alternativet med å lage hydrogengass av naturgass, olje og kull. Men fortsatt består alle problemene knyttet til (manglende) infrastruktur for lagring og distribusjon av hydrogen, og tapene knyttet til komprimering eller nedkjøling til flytende gass, og tap i brenselscella. Og det blir ekstra tap i kjeden på grunn av konvertering til hydrogen fra naturgass, olje eller kull. For ikke å snakke om de store kostnadene, og for mange steders vedkommende nærmest uløselige problemene, med å få lagret den CO2 som resulterer fra slike konverteringsprosesser.

I tillegg har man en uhyre viktig og svært betenkelig politisk effekt: Kull- og petroleumsindustrien, og alle som lever i symbiose med denne, inklusive bilprodusentene, kan bruke "vi-kan-lage-hydrogen-av-fossile-kilder-og-lagre CO2-og-dermed-løse-miljøproblemet" som et instrument for å påvirke politikere, beslutningstakere, forskere, medier og opinion til å kunne få fortsette å ekstrahere fossilt brensel i samme eller økende tempo. Ja, CO2 fra disse nye miljøvennlige prosessene kan jo brukes til å få ut enda mer fossilt brensel. Hurra! Spesielt petroleumsindustrien har enorm (og sterkt økende) makt på grunn av dens ekstraordinært store inntekter. Denne makt og disse inntektene bruker de for å fortsette med "business as usual”.

En motdebattant er fornærmet og sier om mitt syn: "Slik jeg tolker det er vi enten del av en større konspirasjon sammen med industrien og miljøorganisasjonene (samt EU, US Department of Energy m. fl.) som går ut på å lure allmennheten – og våre egne studenter – eller så er vi så dumme at vi ikke forstår grunnleggende termodynamikk og ikke vet hva virkningsgrad er."

Dette er å lese meg som fanden leser bibelen. Jeg tror sjølsagt ikke at det er noen "konspirasjon" eller at dere ikke kan faget deres. Men jeg er ikke den minste tvil om at petroleums- og kullindustrien med alle dens allierte har stor innflytelse på hva det brukes mye forskningspenger til (både private og offentlige), og at forskere generelt vil ha en tendens til å tiltrekkes av prosjekter der det er god finansiering.

Er dere uenig i dette?

Dere framholder noen svakheter ved batterier. En svakhet som fortsatt er vesentlig er batterienes lave energitetthet, ca. 120 Wh/kg for de beste. Det er fire-fem ganger bedre en de klassiske blybatteriene og mer enn to ganger bedre enn NiCd-batterier, men fortsatt ikke særlig bra. Likevel: en mulig løsning som er mye enklere enn for eksempel å lage fyllestasjoner for komprimert hydrogen (f.eks. "hydrogenveien" Oslo-Stavanger, som har fått ufortjent mye penger og velvilje i mediene), er å utstyre noen strategisk plasserte bensinstasjoner -- la oss si med ca. 10 mils mellomrom langs våre europaveier -- med ferdigladede batterier som på et minutt kan byttes ut med de utladede . Dette krever sjølsagt en ny eller ombygget bilpark, men den samme innvending gjelder for hydrogenbilene, som heller ikke finnes i dag.

Når det er sagt, er de øvrige problemer med batterier i dag nærmest løst, takket være blant annet nanoteknologi. De nyeste Li-batterier oppviser en eventyrlig effekttetthet, 3 kW/kg, de krever ikke noen sjeldne og dyre råmaterialer, og disse materialene er ikke miljøproblematiske når batteriets levetid er over. Videre er batteriene blitt mye mer robuste, og antall fulle ladesykler uten vesentlig degradering kan nå telles i tusener. (Som en kuriositet kan det nevnes at verdens raskeste motorsykkel for drag-racing, med 500 hk via to likestrømsmotorer, drives av "state-of-the-art" Li-batterier. Den gir Harley-Davidson-folket hakeslepp, ikke minst fordi den oppviser sin fantastiske akselerasjon med minimal støy ...).

Mine motdebattanter innrømmer at det har vært en viss hydrogen-hype, men sier at den er på retur; den var "på topp for 5-7 år siden da bilprodusentene stadig viste nye hydrogenbil-modeller og det ble igangsatt en del større demonstrasjonsprosjekter." Hvis dette er riktig, er det bra. For det er slik at når samfunnet skal gjøre strategiske valg, så er ikke bare pengene bak alternativene en viktig faktor, men også oppmerksomheten rundt dem. Publikums oppmerksomhet (via mediene) er en begrenset ressurs: Jo mer det snakkes om hydrogensamfunnet, jo mindre fokus på elektronsamfunnet.

At denne fortrengningsmekanismen er virksom, skal jeg demonstrere med følgende eksempel: Jeg er ganske sikker på at få lesere her har hørt om Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation. I korthet går dette ut på å bygge ut solenergi på en liten brøkdel av Nord-Afrikas og arabiske ørkenområder (0.3%), pluss vindkraft langs Afrikas nordvestkyst. Dette kan dekke hele Vest-Europas og Midt-Østens behov for elektrisk energi, og dessuten gi ferskvann til Midt-Østen (via avsalting av sjøvann). Og alle teknologiene som trengs er tilgjengelige, til dels har de vært det i flere tiår. I stedet for (eller helst i tillegg til) solenergi i Europa, plasserer man solfangerne der hvor sola er langt mer intens og ingen bor. Så bygger man høyspentlinjer som krysser Middelhavet, tusenvis av kilometer lange. Slike linjer har i dag små energitap (ca. 3% pr. 1000 km) fordi de fører likestrøm, ikke vekselstrøm -- en revolusjon innen kraftoverføring over lange avstander. Energien kan leveres til en pris som er konkurransedyktig med gass og olje, og vil bli enda billigere jo mer som bygges ut. Vi snakker her om enorme energileveranser, uten utslipp og med dagens teknologi. Det vil være naturlig å se TREC i sammenheng med det norske prosjektet med vindkraft til havs, som kan gi 120 TWh ekstra, svarende til den nåværende norske vannkraftproduksjon. Norsk elkraft kan også knyttes til dette langdistanse høyspentnettet.

TREC kan som nevnt også forsyne Midt-Østen, og de bruker Gaza som et eksempel: Ved å plassere solfangere i Sinai, litt vestover, kan man levere 1 Gigawatt strøm pluss ferskvann (en Gigawatt er omtrent det som et kjernekraftverk yter). Dette er nok til to - tre millioner mennesker, mens det bor 1.4 millioner i Gaza i dag.

TREC tar også hånd om en innvending som er reist av mine motdebattanter, at hydrogen kan lagres (i noen grad vi jeg innvende, da hydrogen krever voldsom komprimering eller nedkjøling i forhold til volumet for at det skal bli noen særlig energimengde å snakke om), men det kan ikke elektrisk strøm (hvis vi ser bort fra vårt utmerkede vannkraftsystem, som allerede i dag spiller sammen med varmekraftverk på kontinentet ved å tilføre vannkraft om dagen og kjøpe tilbake varmekraft om natta; dermed kan varmekraftverkene i større grad jobbe på optimal belastning). TREC foreslår at den elektriske solenergien genereres via varmekraftmaskiner (f.eks. dampturbiner), ikke solceller. Se oversikt over noen systemer her. Og da kan man i følge TRECs forslag lagre overskuddssolvarmen i smeltede salter om dagen, og bruke slike energireservoarer til å drive turbinene (eller Stirling-motorene, eller andre typer maskiner) om natta. Når det gjelder sesongvariasjoner, er ikke dette noe problem på leveransesida; vi snakker om afrikanske ørkenområder.

En annen mulighet som åpner seg takket være utviklinga innafor kraftelektronikk, er å benytte det eksisterende el-nettet til å sende energi motsatt vei fra sluttbruker og tilbake på nettet. Etter hvert som stadig flere kjøretøyer står på lading, kan man i prinsippet benytte disse tusener eller ti-tusener av batterier som en buffer eller et kortsiktig lager for el-nettet. Her pågår det forskning.

Nå skal det innrømmes at elektronsamfunnet ikke løser problemet med bærekraftig energi for luft- og sjøtransport. Men det gjør heller ikke hydrogen-alternativet. Så her stiller de to alternativene likt. Ønsker man bærekraftighet her, må man satse på drivstoff som er realistisk å få med seg i skip og fly i tilstrekkelige mengder, og med akseptabel kostnad, sikkerhet og kompleksitet. Det kan være syntetisk drivstoff laget via bioenergi, og da ikke slikt som er basert på å konkurrere med dyrking av mat.

Oppsummering: Et framtidig energisystem basert på sol og vind, og med høyspent likestrøm som metode for langtransport av energi, vil levere til det eksisterende lokale strømnettet. Ved å bruke dette nettets ledige effektkapasitet om natta til lading, kan man gjøre all landtransport elektrisk. Og man kan begynne i dag uten å legge ut mye penger til infrastruktur. Dette er veien å gå for å skape et bærekraftig og utslippsfritt energisystem: å distribuere energien via elektroner i et allerede eksisterende elektronsamfunn, ikke via gass i rør og tanker i et ikke-eksisterende hydrogenfantasisamfunn.

Trond Andresen, teknisk kybernetikk