Vätgasboom väntar – men hur grön blir den?

Med hjälp av universums vanligaste och lättaste ämne kan vattenånga ersätta koldioxid i bilens avgasrör, utan timslång laddning. Molekylen kan lagra förnybar energi från sommar till vinter. Om sex år ska den har gjort svensk industris värsta utsläppare, stålindustrin, näst intill fossilfri. Liksom flygjätten Airbus plan, år 2035.

EU satsar hundratals miljarder som ska kickstarta ekonomin efter coronakrisen, och även i Sverige stakas vätgasens väg ut.

– Vätgasen är en självklar kompis i det 100 procent förnybara elsystem som vi går emot. Det är en helt ny världsbild, säger Fossilfritt Sveriges samordnare Svante Axelsson.

Han har fått i uppdrag från regeringen att ta fram ett förslag på en svensk vätgasstrategi. Vad den innehåller ska vi återkomma till.

Redan i dag har gasen hittat sin plats i västgötska Mariestad. Vid ett fält intill E22:an utanför samhället ligger sedan maj 2019 världens första solcellsdrivna självförsörjande tankstation för vätgas.

– Det är precis som att tanka en vanlig bil, men munstycket ser lite annorlunda ut. Det tar tre eller fyra minuter, förklarar Susanné Wallner, utvecklingsstrateg i Mariestads kommun.

Vatten ur avgasröret

Tankstationer för vätgas finns omkring 800 stycken i EU.

– Men det unika vi gjorde var att vi kopplade på solcellerna så det vart helt fossilfritt. Och det kommer bara vatten ur avgasröret. Det är häftigt! fortsätter hon.

På fältet intill macken står solcellerna vars energi lagras i vätgasen. I dag tankas kommunens 14 vätgasbilar på macken, som kan skicka ut överskottsel på elnätet om allt inte används. Privat kör utvecklingsstrategen en gammal bensinbil.

– Jag skulle vilja köra på vätgas, men bilarna är än så länge dyra att köpa.

Bränslecellsbilar drivna på vätgas är dyrare än batteribilar. I hela landet finns bara omkring 50 vätgasbilar, och fyra permanenta tankstationer. Men fler ska det bli. Genom en EU-finansierad så kallad vätgaskorridor står åtminstone åtta städer i landet på tur före 2022.

Mariestad kallar sig en test- och demonstrationsplats för vätgas, vilket Susanné Wallner är huvudansvarig för, sedan två år tillbaka.

– Vi har varit lite pionjärer inom vätgas. Intresset har varit ganska svalt och det har varit mycket motstånd. Men nu när Europa ska bli världsledande vill folk ha hjälp, det är sånt tryck på oss! säger Susanné Wallner, och syftar på reaktionerna efter EU-kommissionens annonserade miljardsatsningar som tillkännagavs i juli.

Förutom macken bygger Mariestads kommun nu en förskola med egen el och energilagring i vätgas. Första spadtaget togs i början av oktober.

– Det blir solceller på taket och vätgasen lagras i ett servicehus med säkerhetsavstånd. Systemlösningen som är på macken kan användas på alla typer av fastigheter, berättar Wallner.

Ersätter diesel i tåg

Just systemtänkandet är återkommer hon till. I framställningen av vätgas får man även ut lite värme, som kan användas till uppvärmning.

– Och man får även ut syrgas, som skulle kunna användas till exempel i en landbaserad fiskodling eller ett bryggeri. Jag har alltid varit intresserad av hållbarhet och cirkulära system. Det är också intressant om du hamnar i en kris, då har du egen elproduktion helt fristående från elnätet.

I Mariestad finns idéer om att driva fritidsbåtar på gasen. En mer konkret plan är att förse tågsträckan Kinnekullebanan med vätgas. Den sträcker sig mellan Håkantorp i Falköpings kommun via Lidköping och Mariestad till Gårdsjö i norra Västergötland.

– I dag går den på diesel, så det är riktigt smutsigt, säger Susanné Wallner, som räknar med att det tar tre till fem år innan vätgasen ersatt det fossila bränslet på sträckan.

Tågomställningen har tilldelats EU-stöd som en del i ett nytt vätgasnätverk. Tekniken att driva tåg på vätgas har redan visat sig fungera i Tyskland. Wallner drömmer om att länka samman Kinnekullebanan, som hänger ihop med Älvsborgsbanan och Västra stambanan, med Sveriges övriga icke-elektrifierade linjer.

Den uppåt 110 mil långa oelektrifierade Inlandsbanan, som sträcker sig mellan Mora och Gällivare drivs i dag både på fossil diesel och biodiesel. Men det finns också vätgasplaner, berättar Mats Portinson, infrastrukturchef på Inlandsbanan:

– Vi driver ett vätgasprojekt, där vi just nu i en första fas upphandlar en prototyp för vätgasdriven tågvärmevagn som beräknas börja gå i provdrift 2022.

En tågvärmevagn är en liten vagn med ett kraftaggregat som försörjer tåget med el. Inlandsbanan planerar även att köpa in ett begagnat diesellok som byggts om för att drivas på vätgas.

Susanné Wallner ser framför sig en godskorridor genom hela Sveriges inland.

– Tänk dig från Trondheim till Göteborg … det vore en häftig grej med jättepotential. Det vore fantastiskt för Sverige!

Så grönt blir Hybrits stål

Förutom tunga transporter är industrin ett område där vätgas väntas spela stor roll i framtidens Sverige. I slutet av augusti invigdes i Luleå en pilotanläggning för vad som har beskrivits som det största teknikskiftet inom järn- och stålindustrin på 1 000 år: Att i stället för kol använda vätgas för att reducera järnmalm till stål, alltså att avlägsna syret som järnet är bundet till. 
Ståltillverkningen står i dag för en tredjedel av utsläppen inom svensk industri, och skiftet till vätgas har potential att minska landets totala koldioxidutsläpp med tio procent.

Projektet som nyligen körde igång sin pilotverksamhet heter Hybrit, som står för ”hydrogen breakthrough ironmaking technology”. Det är ett samarbete mellan gruvbolaget LKAB, Vattenfall och stålbolaget SSAB.

Vätgas är det enda sättet att göra sig av med orsaken till ståltillverkningens koldioxidutsläpp – kolet, berättar Martin Pei, teknisk direktör på SSAB.

– Där är väte det enda alternativet. Vi valde den vägen just för att det är den enda metoden där man går till botten med problemet och undviker att generera en skadlig biprodukt.

Pilotanläggningen i Luleå ska testköras under två år, och därefter ska en större demonstrationsanläggning byggas. År 2026 ska stålet finnas ute på marknaden.

Vad som testas är alltså att processa järnmalm med vätgas i stället för med kol. Slutprodukten, som kallas järnsvamp, förädlas sedan vidare till stål i elektriska ugnar. Restprodukten är vatten.

Hybrit ska bli först i världen med fossilfritt stål, heter det. Helt fossilfritt blir emellertid inte stålet. I de elektriska så kallade ljusbågsugnarna som används i ståltillverkningen ingår nämligen grafitelektroder med fossilt ursprung.

– Dessa har vi inget alternativ till riktigt ännu, men det utgör en så liten del jämfört med den totala utsläppen som vi undviker, att det skulle kunna betraktas som försumbart, säger Martin Pei.

1,56 procent av ståltillverkningens koldioxidutsläpp beräknas bli kvar, enligt SSAB:s beräkningar.

För att skapa vätgasen som behövs i Hybrit krävs stora mängder el – omkring en tiondel av Sveriges totala elproduktion. Något som väckt farhågor och frågan om elen kommer att räcka till för omställningen.

Enligt Mikael Nordlander, chef för forskning och utveckling för Vattenfalls del i Hybrit-projektet, skulle den vätgasdrivna ståltillverkningen kräva en energimängd på 15 terawattimmar.

– I fjol exporterade Sverige 26 terawattimmar, och vi är i en fas då det byggs väldigt mycket vindkraft, så vi ser det inte som några oöverstigliga mängder. Den stora utmaningen kommer snarare vara att bygga ut nätet, säger han.

Fossilfri eller förnybar?

Elens ursprung har Hybritprojektet inte fattat något beslut om. Över hälften av Sveriges elproduktion härstammar från vattenkraft och vind, och omkring 40 procent från kärnkraft, som alltså inte är förnyelsebart.

– Som utgångsläge har vi inte sagt exakt vilken kraftkälla som ska användas, säger Mikael Nordlander.

Varför satsar ni inte på enbart förnyelsebar el, om nu stålet ska bli ”grönt”?

– På Vattenfall pratar vi mer om fossilfrihet än förnybar energi. En kund kan ju i dag välja ursprungsmärkning, och Hybrit kommer ha möjlighet att välja båda. Vi vet inte om kundsidan kommer värdera fossilfriheten eller förnybarheten.
SSAB:s Martin Pei svarar så här, angående samma fråga.

– Vi valde ”fossilfritt” för att tydliggöra att vi vill fasa ut det fossila bränslet och använda el och vätgas istället.

Han tillägger att det vätgaslager som Hybrit ska utveckla och placera under marken möjliggör en ökande andel av till exempel vind- och solenergi i framtidens elmix.

”Enkel kemi”

Men vad är egentligen det smarta med att lagra energi i vätgas? Syre beger sig till Kungliga tekniska högskolan i Stockholm, som i somras beviljades forskningsstöd på 50 miljoner för att undersöka hur man kan förbättra tillverkning, lagring och användning av vätgas (se faktaruta).

Göran Lindbergh är professor i elektrokemi och tar emot i en pandemi-ödslig korridor. Det första som möter besökaren är en pedagogisk liten tillverkningsstation för vätgas. I brist på solljus belyses de små solcellerna av en stark lampa. Efter några minuter börjar det bubbla i glasrören – ett för vätgas och ett för syrgas. Vätgasen leds vidare till en bränsecell och slutligen till en liten propeller.

– Jag visade kungen den här en gång för många år sedan. Han dyker upp på KTH ibland, men han trodde inte så mycket på vätgas, säger Göran Lindbergh och ler vid minnet.

I dag tror många på den lilla molekylen, som har ett antal fördelaktiga egenskaper för energilagring. Dels går den att framställa ur vatten, som är rikt förekommande på jorden, med hjälp av energi från sol eller vind.

– Och de här omvandlingarna är enkla att göra. Egentligen är det en väldigt enkel kemi runt vätgas, säger Göran Lindbergh, och lägger till att gasen är väldigt energirik sett till sin massa.

Högskolans nya forskningsprojekt är under uppstart. I kemilabbets dragskåp står små elektrolysceller, som tillverkar vätgas ur vatten, och bränsleceller som omvandlar vätgasens kemiska energi tillbaka till el, med enstaka watts effekt.

– I den här skalan kan vi utvärdera olika elektroder, driftsförhållanden och material, förklarar Lindbergh.

Forskarna vill till exempel undersöka alternativ till de dyra metaller som används som katalysatorer i systemen. Vid ett av dragskåpen sitter en student med skyddshandskar och gasmask och sprayar platina på små elektroder.

– Metaller som platina och iridium försöker man komma bort från, genom att använda saker det finns mycket mer av, som silver eller nickel, eller kanske till och med järn som vi har oändliga mängder av, säger Lindbergh.

Storsatsning på lastbilar

Han ser flera skäl till att såväl politiker som industri och forskningsfinansiärer blickar mot vätgas just nu.

– Jag tror att väldigt många har blivit medvetna om nödvändigheten i att ställa om samhället, och då passar vätgas in på många olika sätt, det kan vara många olika delar i pusslet.

Från att ha varit ett ämne för vägtransportsektorn intresserar sig flyg och fartygstrafik för vätgaslösningar, liksom industrin som ska bli fossilfri.

– Konkurrensen med batterier försvinner, det blir uppenbart, enligt Lindbergh, och syftar på att batterier för tunga transporter blir för stora.

Att vätgasen kommer att spela en större roll här blev tydligt i våras, när fordonsjättarna Volvo och Daimler meddelade att de gör gemensam sak i en storsatsning på lastbilar drivna på bränsleceller, alltså vätgas.

Batterier kan bara spela en begränsad roll i elnätet, fortsätter Göran Lindbergh.

– I dagligt bruk, att lagra el från när solen skiner till det blir mörkt fungerar ju, men att lagra el från sommar till vinter med batterier är ingen bra lösning.

Att förnybar el har slagit igenom så snabbt lyfter han också som en faktor för vätgasens potential.

– Det har gått mycket snabbare än någon trodde. Så massa saker samverkar just nu, som gör att vätgasen inte längre framstår som en särlösning eller det näst bästa alternativet.

Ineffektivt?

Bland vätgasteknikens mest kända kritiker finns Tesla-grundaren Elon Musk, som kallat det ”otroligt dumt” att driva bilar på vätgas. ”Fuel cells=fool cells” (ungefär: bränsleceller=idiotceller) twittrade han i juni 2020, syftande på att batteribilar är mer energieffektiva.)

– Den kritik som vätgas alltid har fått, och som jag tycker är berättigad, är att ju fler omvandlingar man har och ju mer komplicerade de är desto mer energi förlorar man. Kan man köra el rakt in i till exempel en eldriven järnväg är det så klart mycket bättre än att behöva lagra den, säger Göran Lindbergh.

Men angående tunga transporter finns fler faktorer att ta med i beräkningen, än batteriers högre verkningsgrad jämfört med vätgas, förklarar han. Tunga batterier begränsar hur mycket gods lastbilen får plats med.

– Betyder det att man måste köra fler lastbilar påverkar det även trängsel på vägarna och hur många fordon man behöver bygga. Så jag tror inte man ska stirra sig blind på verkningsgraden, utan se helhetsbilden. Visst vore det jättebra om vi hade mindre energiförluster, men ska vi komma bort från ett fossilsamhälle är det i vissa fall svårt att se alternativ till vätgas.

Brandfarlig gas

En annan farhåga som ibland reses när det gäller vätgas är säkerheten, eftersom gasen är brandfarlig.

Frågan är viktig att bemöta, anser Göran Lindbergh.

– Människors oro ska tas på allvar. När det gäller industriell vätgashantering finns redan kunskap och standarder för hanteringen, så det behöver man kanske inte vara så orolig för. Däremot behöver man ju tänka efter om man ska ha en vätgastank hemma, att man kanske inte ska ha den i källaren utan snarare utomhus.

Eftersom vätgas innehåller mycket energi måste den hanteras med respekt, fortsätter han.

– Men sen kan man komma i håg att vanliga bilar brinner ju också. Jag vet inte hur lätt det skulle ha varit i dag att introducera bensin i samhället, som både är giftigt och brandfarligt.

EU-miljarder

I dag täcker vätgas mindre än två procent av energibehovet inom EU. Men det lär ändras inom de närmsta åren. I juli 2020 lanserade EU-kommissionen en vätgasstrategi, med satsningar på upp till 470 miljarder euro, motsvarande nästan 5 biljoner svenska kronor, fram till 2030, för att ge vätgasen en nyckelroll i energiomställningen.

I strategin uppskattas att förnybar vätgas skulle kunna svara för 24 procent av jordens energibehov senast 2050, och Europa ska bli världsledande inom området.

Många jublar över miljarderna, men snabbt restes även farhågor: EU:s satsningar utesluter nämligen inte fossil vätgas, under en övergångsperiod. En av dem som protesterat är den svenska miljöpartistiska parlamentarikern Jakop Dalunde, som Syre når över telefon i Bryssel. Enligt honom fungerar vätgas som kommissionens ”ursäkt för fortsatta koldioxidutsläpp”.

– Vätgas är en teknik som man kan tanka in olika typer av energi i, fossil såväl som förnybar. Vätgas riskerar att bli ett verktyg för att fortsätta använda fossila bränslen men under täckmantel. Att man ser en vätgaslastbil och tänker att den därmed är miljövänlig.

Över 99 procent av Europas vätgas framställs i dag av fossil naturgas, som alltså ger upphov till koldioxidutsläpp. Jakop Dalunde hade velat se en vätgasstrategi som endast riktade in sig på vätgas tillverkad från förnyelsebar energi.

– Nu blir det minst lika mycket nån slags allmän industripolitik där man hoppas på att så fort som möjligt få fart på vätgasbranschen i Europa, och hoppas på att den på sikt övergår till grön.

Syftet med att på kort- och medellång sikt tillåta även ”koldioxid-
snål” vätgas är att ge stöd till minska utsläppen från befintlig vätgasproduktion, till exempel genom koldioxidavskiljning, och bidra till en parallell utbyggnad av förnybar vätgas, skriver EU-kommissionen. Ingen bra idé, tycker Dalunde.

– Vi tappar tid om vi bygger tekniska lösningar och infrastruktur för nåt som inte är långsiktigt hållbart. En mjuk övergång hade varit möjlig om frågan inte var akut. Men i ett klimatnödläge krävs att vi går all in på verkligt hållbara lösningar. ”Något mindre dåliga lösningar” har vi inte tid med.

Öka priset på utsläpp

I stället vill han öka priset på utsläpp genom handeln med utsläppsrätter. För att grön vätgas ska bli lönsamt krävs enligt Jakop Dalunde att priset i utsläppshandeln höjs från nuvarande 25 till 80 euro per utsläppsrätt.

– Det kommer att göra det billigare med förnybart, och få in resurser som kan användas till riktat stöd, så att vi i stället för att fördröja omställningen tidigarelägger den, säger han.

Partikollegan på hemmaplan, språkrör Per Bolund kallade på en pressträff i riksdagen i oktober vätgas för ”en avgörande pusselbit för det framtida energisystemet”.

Och även Jakop Dalunde tror att vägas kan spela en viktig roll för omställningen, till exempel inom stålindustrins projekt Hybrit, säger han.

– Jag blir bara bekymrad om vi ser vätgasen som nån sorts silverkula ska lösa allt, i stället för att minska behovet av till exempel lastbilar och flygplan för godstransporter genom att flytta gods till järnvägen. I första hand behöver vi energieffektivisera och elektrifiera. Vätgasen kommer framförallt vara en lösning där det är svårt, som i stålindustrin och andra tunga industrisektorer.

Vilken väg väljer Sverige?

Vilken roll kommer då vätgas att spela i Sverige framöver, och hur grön blir den? Det är ämnen som tas upp i den vätgasstrategi som just nu håller på att tas fram av regeringsinitiativet Fossilfritt Sverige, tillsammans med industrin och forskningsinstitutet Rise.

Vätgasstrategin ska i kombination med en biostrategi och en batteristrategi lösa hur näringslivets 22 fossilfria färdplaner ska gå ihop. Ett exempel är hur skogen ska räcka till när olika branscher vill använda den till exempelvis biodrivmedel, bioplast, biotextil och uppvärmning, förklarar Fossilfritt Sveriges samordnare Svante Axelsson, som tillsammans med sina medarbetare arbetar på vätgasstrategin.

– Vi ser att färdplanerna har konflikter om de genomförs, så strategierna är sätt att lösa upp pusslet mellan 22 pusselbitar. Vi gör strategier som kan föda ännu fräckare lösningar, där el och vätgas kan minska trycket på skogen, säger han.

"Kioskvältare"

Att vätgasen går att använda till tunga transporter, inom färjetrafik och flyg, och att man med vätgas indirekt kan lagra förnyelsebar energi från sommar till vinter är några exempel på vätgasens stora potential, enligt Svante Axelsson. Orsaken till att vätgasen kom in i bilden är att priset på förnyelsebar energi plötsligt gjort den konkurrenskraftig, fortsätter han:

– Många har snackat vätgas i decennier som en teoretiskt klok idé, men det har inte varit lönsamt. Vätgasboomen som nu kan komma beror på att priset på sol- och vindkraft rasar samtidigt som priset på elektrolysörerna, som spjälkar vatten till vätgas och syre, är på väg att minska i pris. Det skapar en ny spelplan för industrin. År 2028 beräknas grön vätgas vara billigare än fossilgas – det är lite av en kioskvältare!

Men på vägen dit stänger Svante Axelsson, i likhet med EU-kommissionen, inte dörren för icke förnyelsebart tillverkad vätgas, vilket unionens vätgasstrategi kritiserats för.

– Det är en fråga som vi kommer att diskutera djupare när vi nu ska ta fram strategin. Det finns tankar om att tolerera olika typer av vätgas under några år, innan man bara accepterar grön. Det handlar om att man ska få bort utsläppen snabbt. Personligen tror jag man behöver vara lite pragmatisk och köra parallellt för att vinna tid.

Svante Axelsson syftar på att utvecklingen av elektrolysörer för att tillverka den gröna vätgasen ännu inte är på plats, och inte heller infrastrukturnätet.

– Vi har ett enormt problem med kabeldragning, som kan försena hela klimatpolitiken.

Riskerar det inte att försena satsningar på grön vätgas, att acceptera även fossila varianter? I stället för att sätta en standard?

– Jag talar om naturgas där man tagit bort koldioxiden med hjälp av CCS, så kallad blå vätgas. För några veckor sedan var jag orolig för att det skulle vara naturgasens nya chans, och skulle kunna leda till en inlåsningseffekt. Men priserna på grön vätgas rasar över tid, så den blå kommer inte att kunna konkurrera med att spjälka vatten.

Och hur resonerar ni i strategin kring vätgas tillverkad av kärnkraftsel, det är ju inte förnybart?

– Det ska vi också diskutera i strategin. Måste den vara frånkopplad från elnätet för att vara grön? Jag tycker själv det vore olyckligt att bygga isolerade elnätsöar, utan det kloka vore att man garanterar spårbarheten på den el man använder eller att man tillför samma mängd av till exempel vind. Hela EU bör räkna på samma sätt, och frågan är inte löst.

Livsstilsförändring eller teknikskiften

Vilken sorts vätgas som ska användas beskriver Svante Axelsson som ett vägval för Sverige, liksom vilken typ av infrastruktur som behöver byggas upp.

– Jag tror att vi kanske behöver subventioner för att tidigarelägga användningen av grön vätgas inför prisskiftet i slutet av 20-talet. I dag är den fem till sex gånger dyrare än fossil vätgas.

På frågan om det finns nån baksida med teknikoptimismen kring vätgas uttrycker Svante Axelsson för första gången under intervjun osäkerhet.

– Man är ju luttrad, lite rädd att det är en entusiastisk våg, en förälskelsefas som kommer gå över … Jag tycker ändå jag har koll, men jag kämpar för att hitta vätgasens svaga länk.

Ser du någon risk att man fortsätter med business as usual när det gäller resursförbrukning eller bilkörande och rättfärdigar det som miljövänligt, bara för att energin kommer från vätgas?

– Absolut, jag tror risken finns. Men jag tror inte att den är jättestor. Det är en intressant fråga: är livsstilsförändringar bättre eller säkrare för jordens överlevnad än teknikskiften? Jag tror att oberoende av business as usual när det gäller konsumtion måste vi ställa om systemet. Alla produkter och tjänster måste vara fossilfria, och alla flyg som kör 2045, det är en nödvändighet.

Han jämför med elektrifieringen inom bilindustrin.

– Det är ju inte så att man glömmer bort alla andra miljöfrågor bara för att man kör elbil. Jag tror medvetenheten om batterifrågan snarare har ökat när vi börjar köra elbilar, och att det snarare sätter press på hela gruvindustrin att bli bättre.

I februari ska förslaget till vätgasstrategi överlämnas till regeringen, berättar Svante Axelsson, som hoppas att den därefter även ska bli regeringens strategi.

– Jag trodde verkligen det här var svåra nötter att knäcka, men det går jättebra. De olika industrirepresentanter och forskare som jobbar med vätgasfrågan är ganska eniga. Vätgasen har en viktig roll att spela, tillsammans med andra lösningar. Vi kan skapa en mycket bättre värld relativt snabbt. Det trodde jag inte för några månader sedan!