Forskere: Hydrogen og batterier avgjørende for nullutslipp i tungtransport

Kjeller, Lillestrøm: Hvordan få tunge kjøretøyer og skip utslippsfrie? Det var den overordnede oppgaven da Forskningsrådet i 2017 bevilget 120 millioner kroner til et Forskningssenter for miljøvennlig energi – FME MoZEES (Mobility Zero Emission Energy Systems )

– Vi gikk rett på oppgaven med å stille spørsmålet «hvordan?» og ikke «hva?». Det er tungtransport, skip, jernbane og andre tyngre anvendelser innen transport som er det vanskeligste å gjøre noe med. Vi gikk bredt ut og snevret inn, sier Øystein Ulleberg, forskningsleder og senterleder for MoZEES.

Det korte svaret er: En kombinasjon av batteri- og hydrogenteknologi vil være avgjørende for å oppnå nullutslipp i tungtransport på vei, bane og sjø.

Institutt for energiteknikk Ife) og tre andre forskningsinstitutter, tre universiteter, sju offentlige partnere, to private interesseorganisasjoner og 21 nærings- og industripartnere fordelte oppgavene og spisset dem inn mot forskning på nye materialer og komponenter for batteri- og hydrogenteknologi og utvikling av batteri-, brenselcelle- og hydrogensystemer. Det var et spesielt fokus på forbedring av sikkerhet, ytelse og levetid.

Spin-off

Under arbeidet er det utviklet nye batteri- og hydrogenmaterialer, komponenter og systemer. Nye selskaper er spunnet ut eller fått ny fart. Blant annet er nye silisiumbaserte anodematerialer utviklet med Cenate og Elkem, mens nye brenselceller fra Corvus er brakt fram. På vannelektrolyse har Hystar sprunget ut og Nel fått mer fart. MoZEES har ledet til 13 doktorgrader og syv postdoktorer.

– Programmet har gitt norsk industri et kompetanseløft. Norge har allerede en solid posisjon innen maritime batterier som er styrket. Samtidig har vi fått et solid løft og fortsatt et forsprang på hydrogen i fartøy. Nå må vi passe på at vi ikke slipper opp på farten. Da blir vi akterutseilt, sier Ulleberg.

Forskningslederen sliter med å komprimere åtte års arbeid til noen setninger og kulepunkter. Men noen av høydepunktene fra senteret ble presentert på MoZEES sluttkonferansen på Holmenkollen i Oslo 5.–6. november.

Følgende kortfattede oppsummering ble gitt til samferdselsministeren:

• MoZEES har forbedret kunnskapsgrunnlaget for å ta politiske beslutninger om hvordan man planlegger og implementerer nullutslippstransportsystemer
• MoZEES-resultater viser at både batteri- og hydrogenteknologier og -systemer er nødvendige for avkarbonisering av transportsektoren

– Under sluttkonferansen ble det gitt en unik oversikt og innblikk i den banebrytende forskningen på batteri- og hydrogenteknologi og den nyeste utviklingen av nye energisystemer for nullutslippstransport, sier Camilla Røhme, forretningsutvikler ved IFE med maritim transport og hydrogen som spesialfelt.

Tog, tungtransport og hurtigbåt

Ulleberg mener at det ikke er noe i veien for Norge å sette i gang med å bygge batteri- og hydrogenelektriske hurtigbåter som et alternativ til diesel. I Europa er man også i gang med å se nærmere på delelektrifisering med batterier og bruk av hydrogen i enkelte ikke-elektriserte jernbanelinjer. Batteri- og hydrogenteknologiene er modne for disse markedene

I Norge er Asko en viktig pådriver for nullutslipps tungtransport.

– Ledelsen har bestemt seg for at de skal ha hele sin egne kjøretøysflåte på nullutslipp. De vet hvor stor flåten er, hvor og hvor langt varene skal transporteres. De går i bresjen med bruk av batterier og hydrogen, sier Ulleberg.

Omtrent midtveis i MoZEES-prosjektperioden samlet flere fylker seg om et annet prosjekt ved navn «Framtidas hurtigbåt». Målet her var å utvikle nullutslipps hurtigbåter som kan dekke alle ruter langs kysten. Det er om lag 100 hurtigbåtsamband i Norge, men kun MS Medstraum og snart fem-seks til som er utslippsfrie. I MoZEES har det blitt utviklet et verktøy ved TØI som kan benyttes til å beregne energibruk og dermed hva som skal til for å få nullutslipptransport på sjøen.

– Beregninger viser at kun 10 til 12 fartøy kan bli nullutslipp med batterier, mens 40–50 kan bruke hydrogen. Det bør vi kunne få til, mener Ulleberg.

Utfordrer

Grenseflytting har vært et kjennetegn for MoZEES, ifølge senterlederen. For batterier har det vært viktig å kombinere kjemi- og prosessteknologi med materialkunnskap for å kunne lage sikre batterisystemer. Det samme gjelder innen hydrogen.

En viktig forutsetning for å lykkes med å forsyne hydrogen til en flåte av både hurtigbåter, lastebiler eller busser, er enklere og billigere produksjon og distribusjon.

Camilla Røhme påpeker at store og kompliserte hydrogenkompressorer med utgangstrykk på 350 til 700 bar fra tid til annen ryker og har stort vedlikeholdsbehov.

200 bars trykk

Ife har som en del av MoZEES og oppbyggingen av et nasjonal testsenter på hydrogen ferdigstilt en eksperimentell rigg for testing av høytrykkselektrolysører. Ved hjelp av en prototyp fra Nel i USA har produksjon av hydrogen ved 200 bar blitt demonstrerte og dokumentert. Oppsettet er unikt i verdenssammenheng.

– Med høytrykksproduksjon av hydrogen kan man slippe hydrogenkompressorer eller klare seg med kun en liten høyttrykkskompressor, sier Røhme.

MoZEES og partnere som Statkraft ser også for seg at det bør utvikles knutepunkter der fornybar energi kan gå til både å produsere hydrogen og til å lade kjøretøy og fartøy.

I den siste halvdelen av MoZEES ble det også opprettet en innovasjonskomité som har bearbeidet forslag til nye forretningsområder basert på forskning i senteret.

– Her har industripartnerne i senteret kunnet komme med forslag til nye idéer og anvendelser som kan skape nye næringer og industri, trygt basert på forskning og utvikling, ikke et politisk vedtak, sier Ulleberg.