USA nysgjerrige på hydrogen

  • energi

- Selv om vi samarbeider om energi med en rekke land, anser vi Norge som et spesielt interessant på hydrogensiden, sier utviklingssjef i U.S. Department of Energys hydrogenavdeling, Matthew Kauffman.

Sammen med kollegaen John Turner ved National Renewable Energy Lab, var han på Norgesbesøk ved NTNU for å treffe møte norsk ekspertise.

Amerikanerne er spesielt interessert i å samarbeide med norske miljøer om reinjisering av CO 2, som de anser som sentralt for å produsere hydrogen fra forskjellige fossile brennstoffer, og om elektrolyse. De ser også på Norge som et viktig land for utvikling av solbasert energi.

- Vi trenger gode selskaper med gode ideer når vi skal fase ut den karbonbaserte økonomien vi har i dag, sier Kauffman.

Norge og USA har innledet et samarbeid om hydrogen på to områder. Det ene er en intensjonsavtale om samarbeid og det andre er norske deltakelse i programmet International partnership for the hydrogen economy, som ble startet i fjor og omfatter 16 land.

Ønsker hydrogen

Fjoråret var et gjennombrudd for den politiske holdningen til hydrogen i USA. I sin State of the Union tale, lovte president Bush 1,7 milliarder dollar til slike formål over en femårsperiode. 1,2 milliarder var friske penger, mens 500 millioner var en reprioritering fra eksisterende budsjetter.

National Research Council har identifisert flere grupper av forskere, både innen akademia og industrien, som har gode ideer på hydrogenområdet.

- Dessverre økte ikke bevilgningene i fjor som forutsatt fordi føderale politikere ble engasjert i en kamp om pengene for å få mest mulig av potten til sine hjemstater, sier Turner. - Nå tror vi slike stridigheter er over slik at bevilgningene for neste år kan øke betydelig.

Transport-utfordring

Biltrafikk og transport opptar amerikanerne sterkt. Svært mye av energiforbruket går med til å drive den enorme og tørste bilparken. En av utfordringene som må løses før det er mulig å overtale den amerikanske bilisten til å bytte fra bensin til hydrogen, er lagringskapasiteten.

Turner peker på at lagring ved 700 bar bare holder til 300 km med den bilstørrelse som er vanlig i USA. Et av målene for forskningsprogrammet er å øke denne til minst 500 km i tillegg til at alt fra småbiler til store busser og lastebiler skal kunne benytte hydrogen som drivstoff. Amerikanske bilister kjører lenger enn europeiske. Derfor er lagringsteknologi et område som alene får 30 millioner dollar av potten.

- Vi har ingen tro på at vi kan disiplinere amerikanere flest til å slutte å kjøre langt i sine store biler. Derfor er det svært viktig at vi får til et skifte fra bensin og diesel til hydrogen i transportsektoren. Dagens høye priser på drivstoff er med på å øke markedet for hybridbiler, men det er ingen god løsning på lang sikt, mener Turner. California har nok en gang vedtatt å gå foran og delstaten planlegger å bygge 200 fyllestasjoner for hydrogen.

- Vi er både bekymret for mengden hydrogen den enkelte bil kan lagre med dagens teknologi, og hvor mye energi som forbrukes til selve lagringen. Selv kompresjon fra 350 til 700 bar bruker for mye av energiressursene. Derfor er alternativer som lagring i karbon nanostrukturer, metallhydrider og komplekse hydrider som natrium-aluminiumhydrid, satt i fokus, sier Kauffman.

Han har stor tro på natrium-aluminiumhydrid som kan lagre mye hydrogen ved normal temperatur, men som til nå har vært vanskelig å regnerere.

- Den eneste fornuftige måten å skaffe energi på lang sikt, er via fornybare kilder som sol, vind og biomasse. På kort og mellomlag sikt vil reformering av naturgass være både billig og fornuftig, mener Turner. Med brenselceller som nå er under utvikling, kan kjøretøyer i løpet av noen år oppnå dobbelt så høy såkalt well to weel virkningsgrad, som betegner energiutnyttelsen fra olje- eller gassbrønnen til mekanisk energi på drivhjulene.

- Dette kommer til å få enorme konsekvenser for klimagassutslippene fra amerikanske kjøretøyer. Vi tror ikke det vil by på problemer å lage kjøretøyer med en systemvirkningsgrad på over 40 prosent. Husk også på at slike kjøretøyer med brenselceller er spesielt effektive i bytrafikk med lavt energiforbruk. Under slike forhold er forbrenningsmotorer på sitt mest ineffektive. Enda bedre kan det bli hvis vi bygger hybrider med en viss batterikapasitet slik at vi kan ta vare på bremseenergi og kan kjøre brenselcellen mer optimalt.

Vil bruke kull

Selv om naturgass vil være en viktig hydrogenkilde i USA, er det stor interesse for å utnytte de enorme kullforekomstene til hydrogenproduksjon. I FutureGen-programmet, som amerikanerne vil satse en milliard dollar på, skal kull og vann brukes til hydrogenproduksjon og CO 2-avgassen skal reinjiseres. På den måten vil amerikanerne utnytte kull til klimagassfri H 2-produksjon og bruke gassen både til transport og i stasjonær kraftforsyning. Mindre oljeavhengighet er en viktig motivator for Bushregjeringen.

I en termisk prosess blir kull og vann til CO og H 2. Når mer vann tilsettes, oksiderer CO-fraksjonen videre til CO 2 og H 2 . En bieffekt av denne gassbaserte teknologien for utnyttelse av kull, er at det blir enklere å fjerne kvikksølv og andre forurensninger som ellers ville fulgt med i avgassene.

Målet er å utvikle en prosess som integrerer slik gassifisering til hydrogen i kombinert syklus med utnyttelse av varmen i turbiner for el-produksjon.

- Reinjeksjon er svært sentralt i dette prosjektet. Hvis vi ikke får til det, vil neppe kull bli noen viktig kilde til hydrogen. Derfor er vi svært interessert i å samarbeide med Norge, sier Turner, Han tror det ikke vil gå mange år før de første demoprosjektene kommer i gang, men at det vil gå 8 til 10 år før reinjeksjon av CO 2 kan startes opp i industriell skala.

Fra uran

Amerikanerne tror kjernekraft også kommer til å spille en rolle i produksjonen av hydrogen. Turner sier at det var kjernekraftindustrien som lanserte tanken om hydrogen som energibærer i 70-årene. Den så for seg atomkraft som energikilde. I USA lever disse ideene videre, men har hatt dårlige kår på grunn av sikkerhetsproblematikken rundt kjernekraften.

Nå begynner ting å røre på seg igjen. Ny teknologi som kalles 4.-generasjons pebblebed reaktor, kan bli en måte å fremstille hydrogen direkte i en høytemperaturprosess uten å gå veien om de tapene og kostnadene som elektrolyse nødvendigvis medfører.