Vätgas - Vad är och hur fungerar det? | Läs guiden (2023) här!

Vätgas är det enklaste och lättaste grundämnet i det periodiska systemet, med atomnumret 1. Det består av en enda proton och en enda elektron och utgör omkring 75% av allt synligt universums massa. Vätgas är en viktig komponent i universum och finns i stora mängder i stjärnor, inklusive solen, och gasjättar som Jupiter.

Vad är vätgas?

Vätgas är det enklaste och lättaste grundämnet i det periodiska systemet. Det består av en enda proton och en enda elektron, och dess kemiska beteckning är H. Vätgas är en färg- och luktlös gas vid rumstemperatur och tryck.

Vätgas har många användningsområden, bland annat som bränsle i bränsleceller för att producera elektricitet, i kemiska processer som tillverkning av ammoniak och metanol, och som raketbränsle. Eftersom vätgasen är en ren energikälla som endast producerar vatten när den förbränns, anses den vara en lovande alternativ energikälla för att minska utsläppen av växthusgaser och bekämpa klimatförändringar.

Läs mer: E-metanol – För lagring och som bränsle

Läs mer: E-bränsle (Elektrobränsle) och syntetiska bränslen

Hur mycket energi krävs för att producera vätgas?

För att producera 1 kg vätgas genom elektrolys, som är den mest energieffektiva metoden, krävs det ungefär 50 kWh energi. Det exakta värdet beror på många faktorer, inklusive effektiviteten hos elektrolysutrustningen och förhållandena under vilka processen genomförs.

Läs mer: Priset på vätgas för att tanka bilen

Hur fungerar vätgas?

Vätgas fungerar som en energibärare och lagringsmedium för energi. Den kan användas på flera olika sätt för att generera energi, till exempel genom förbränning eller genom elektrokemiska processer i bränsleceller. Här är en kort förklaring av hur vätgas fungerar i dessa två scenarier:

Förbränning: När vätgas förbränns, reagerar den med syre (O2) i luften och bildar vatten (H2O) samt frigör energi i form av värme. Denna energi kan användas för att driva fordon, producera elektricitet eller värma upp byggnader. Förbränning av vätgas är miljövänligare än förbränning av fossila bränslen eftersom den enda biprodukten är vatten.
Bränsleceller: En annan användning av vätgasen är i bränsleceller, som omvandlar den kemiska energin i vätgas till elektricitet. I en bränslecell reagerar vätgas med syre utan att bilda en öppen låga, vilket innebär att processen är mycket effektivare och har färre förluster än traditionell förbränning. I en protonutbytesmembran (PEM) bränslecell, som är den vanligaste typen av bränslecell, separeras vätgasmolekylerna till protoner och elektroner. Elektronerna rör sig genom en extern krets för att generera elektricitet, medan protonerna passerar genom ett speciellt membran för att reagera med syre och bilda vatten. Bränsleceller används bland annat i elfordon och för att generera el i stationära kraftverk.

Vätgas kan framställas genom flera metoder, inklusive elektrolys av vatten, där elektricitet används för att dela vattenmolekyler (H2O) i vätgas (H2) och syre (O2). Om elektriciteten som används för elektrolys kommer från förnybara källor, såsom sol- eller vindkraft, kan vätgasen ses som en hållbar och miljövänlig energibärare.

Läs mer: Grön vätgas: Framtidens hållbara energibärare

Läs mer: Elektrolys för vätgasproduktion

Läs mer: Elektrolysörer – Allt du behöver veta!

Läs mer: Är vätgas farligt?

Fördelar med vätgasen

Vätgas har flera fördelar som gör det till en attraktiv energibärare och alternativ energikälla. Här är några av de viktigaste fördelarna:

Miljövänlig: När vätgas används som bränsle, antingen genom förbränning eller i bränsleceller, är den enda biprodukten vatten. Det innebär att vätgas inte bidrar till luftföroreningar eller utsläpp av växthusgaser, vilket gör den till en miljövänlig energikälla jämfört med fossila bränslen.
Hög energitäthet: Vätgas har en hög energitäthet per viktenhet, vilket innebär att den kan lagra och leverera en betydande mängd energi jämfört med dess vikt. Detta gör den attraktiv för användning i transportsektorn, särskilt för tyngre och längre räckviddsfordon som lastbilar och bussar.
Flexibel lagring och distribution: Vätgas kan lagras och transporteras på olika sätt, såsom i komprimerad eller flytande form, vilket gör den flexibel och anpassningsbar för olika användningsområden och infrastrukturkrav. Det kan också bidra till att balansera förnybara energikällor genom att lagra överskott av elektricitet under perioder med låg efterfrågan och omvandla den till elektricitet igen när efterfrågan är hög.
Diversifiering av energikällor: Vätgasen kan framställas från en mängd olika källor, inklusive elektrolys av vatten med hjälp av förnybar energi, naturgas och biomassa. Detta bidrar till att diversifiera energikällor och minska beroendet av fossila bränslen.
Användningsområden: Vätgas kan användas inom en rad olika sektorer, såsom transport, industri, uppvärmning och elkraft. Detta gör det möjligt att använda vätgas som en integrerad del av en övergripande strategi för att minska koldioxidutsläpp och övergå till en mer hållbar energiförsörjning.

Trots dessa fördelar finns det också utmaningar att övervinna för att vätgasen ska bli en fullt ut konkurrenskraftig och omfattande energilösning, såsom kostnader, effektivitet, infrastruktur och säkerhet. Men med fortsatta investeringar och forskning inom området kan vätgas spela en viktig roll i övergången till en hållbar energiframtid.

Nackdelar med vätgasen

Trots vätgasens många fördelar finns det även några nackdelar och utmaningar som behöver övervinnas för att det ska bli en mer utbredd och konkurrenskraftig energilösning. Här är några av de viktigaste nackdelarna:

Produktionskostnad: Framställning av vätgas, särskilt genom elektrolys, kan vara energikrävande och kostsamt, särskilt om förnybar energi inte används. Detta leder till högre kostnader jämfört med vissa andra energikällor.
Lagring och transport: Vätgas har låg energitäthet per volymenhet, vilket innebär att den måste komprimeras eller kylas ner till flytande form för att lagras och transporteras effektivt. Dessa processer kan vara energikrävande och dyra.
Infrastruktur: För att vätgas ska bli en konkurrenskraftig energikälla krävs det en omfattande infrastruktur för produktion, lagring, distribution och användning. Att bygga och underhålla denna infrastruktur är kostsamt och tidskrävande.
Energikonverteringsverkningsgrad: När vätgas omvandlas till elektricitet i bränsleceller går en del av energin förlorad i processen. Detta innebär att energiutbytet inte är lika effektivt som i vissa andra energisystem, som batterier.
Säkerhet: Vätgasen är lättantändlig och explosiv vid vissa koncentrationer, vilket innebär att det finns säkerhetsrisker vid hantering och lagring. Det krävs adekvata säkerhetsåtgärder och utbildning för att minska dessa risker.

Det pågår dock forskning och utveckling inom området för att adressera dessa nackdelar och förbättra vätgasens potential som en hållbar och konkurrenskraftig energikälla. Genom tekniska framsteg och storskalig tillämpning kan kostnaderna för vätgasproduktion och infrastruktur minska, vilket ökar dess konkurrenskraft på energimarknaden.

Läs mer: Vätgasens färgkoder

Vätgas i Sverige

Sverige har ambitiösa klimatmål och strävar efter att bli ett av de första fossilfria välfärdsländerna. Vätgas spelar en viktig roll i denna omställning och kan bidra till att minska utsläppen av växthusgaser och minska beroendet av fossila bränslen.

Sverige har flera fördelar när det gäller att utveckla och använda vätgas som en del av landets energisystem:

Förnybar energi: Sverige har en hög andel förnybar energi, främst från vattenkraft och vindkraft. Dessa energikällor kan användas för att producera grön vätgas genom elektrolys av vatten, vilket resulterar i en hållbar och miljövänlig energibärare.
Industri: Sverige har en stor och energiintensiv industri, inklusive stål-, kemisk och skogsindustri. Vätgasen kan användas som en råvara eller energikälla inom dessa industrier, vilket bidrar till att minska koldioxidutsläppen och stödja en övergång till mer hållbara produktionsprocesser.
Transport: Vätgasen kan användas som bränsle för fordon, såsom bilar, lastbilar, bussar och tåg. Sverige har redan börjat investera i utbyggnaden av vätgastankstationer och flottor av vätgasdrivna fordon för att minska transportsektorns klimatpåverkan.
Energilagring: Vätgas kan fungera som en energilagringslösning för att balansera intermittent förnybar energi, till exempel genom att lagra överskott av vind- eller solenergi och omvandla den till elektricitet när behovet är högre.

Sverige har flera projekt och initiativ inom vätgasteknik, såsom HYBRIT-projektet, där företagen SSAB, LKAB och Vattenfall samarbetar för att utveckla en fossilfri stålproduktion med hjälp av vätgas. Detta projekt syftar till att eliminera koldioxidutsläppen från järn- och stålproduktionen genom att ersätta kol med vätgas som reduktionsmedel.

Sammantaget spelar gasen en viktig roll i Sveriges omställning mot ett mer hållbart och fossilfritt energisystem. Genom att investera i forskning, utveckling och infrastruktur inom vätgasområdet kan Sverige dra nytta av de möjligheter som denna energibärare erbjuder för att nå sina klimatmål och stödja en grön ekonomi.

Satsar EU på vätgas?

Ja, EU satsar på vätgas som en del av dess strategi för att minska utsläppen av växthusgaser, öka energisäkerheten och stödja övergången till ett mer hållbart energisystem. I juli 2020 presenterade Europeiska kommissionen sin strategi för vätgas, vilken syftar till att påskynda och skala upp användningen av gas i Europa.

Strategin fokuserar på att främja produktion och användning av grön vätgas, det vill säga vätgas som framställs genom elektrolys av vatten med hjälp av förnybar energi. Målet är att inrätta elektrolysörer med en kapacitet på minst 6 gigawatt (GW) i EU fram till 2024 och minst 40 GW fram till 2030.

För att uppnå dessa mål och stödja utvecklingen av vätgasinfrastrukturen i Europa, har EU inrättat European Clean Hydrogen Alliance (ECHA). Denna allians består av offentliga och privata aktörer, inklusive medlemsstaterna, företag och forskningsinstitutioner, som samarbetar för att mobilisera investeringar och stödja projekt inom vätgasområdet.

EU:s vätgasstrategi har flera huvudområden:

Stödja installation och drift av elektrolysörer för att producera grön vätgas.
Främja användningen av vätgas inom sektorer som är svåra att avkarbonisera, såsom industri och transport.
Skapa en inre marknad för vätgasen och utveckla infrastrukturen för lagring, distribution och användning av vätgas.
Stödja forskning och innovation inom vätgastekniker och tillämpningar för att öka effektiviteten och minska kostnaderna.

Genom dessa initiativ och investeringar försöker EU skapa en konkurrenskraftig och hållbar vätgasindustri som kan bidra till att uppnå unionens klimatmål och stödja en grön ekonomisk återhämtning.

Vanliga frågor om vätgas

Vad är vätgas?

Vätgas är det enklaste och lättaste grundämnet, bestående av en proton och en elektron. Det är en färg-, lukt- och smaklös gas som kan användas som en energibärare och råvara inom olika industrier.

Hur produceras vätgas?

Vätgas kan produceras genom flera metoder, inklusive elektrolys av vatten (där vatten delas in i vätgas och syre med hjälp av elektricitet), ångreformering av naturgas (där metan i naturgas reagerar med vattenånga för att producera gas och koldioxid), och biomassa- eller avfallsgasifiering.

Är vätgasen miljövänlig?

Vätgas är miljövänligt när det används som bränsle eftersom dess enda förbränningsprodukt är vatten. Dock beror miljöpåverkan av vätgasproduktionen på metoden som används och källan till energin som används för att driva processen. Grön vätgas, som produceras genom elektrolys med hjälp av förnybar energi, anses vara den mest miljövänliga formen av vätgas.

Vad är en bränslecell?

En bränslecell är en elektrokemisk enhet som omvandlar den kemiska energin i vätgasen och syre till elektricitet, värme och vatten. Bränsleceller är mer effektiva än traditionell förbränning och används i en rad olika tillämpningar, inklusive elfordon, stationära kraftverk och bärbara elektroniska enheter.

Läs mer: Bränsleceller – Allt du behöver veta om denna revolutionerande teknik

Kan vätgasen användas i bilar?

Ja, vätgas kan användas som bränsle i bilar som drivs med bränsleceller. Dessa bilar, kallade bränslecellsfordon, omvandlar vätgas till elektricitet med hjälp av en bränslecell för att driva en elektrisk motor. Bränslecellsfordon har längre räckvidd och kortare tankningstid jämfört med batteridrivna elfordon, men de står för en mindre andel av marknaden på grund av högre kostnader och begränsad tillgänglighet av vätgastankstationer.

Är vätgasen farligt?

Vätgas är lättantändlig och explosiv vid vissa koncentrationer, vilket innebär att det finns säkerhetsrisker vid hantering och lagring. Med adekvata säkerhetsåtgärder och utbildning kan dessa risker minskas. Vätgas har använts inom industriella tillämpningar under lång tid och säkerhetstekniker för hantering och användning av vätgas har förbättrats avsevärt.

Är vätgas dyrt?

Produktionskostnaden för vätgas varierar beroende på metod och energikälla som används. Grön vätgas som produceras genom elektrolys med hjälp av förnybar energi är för närvarande dyrare än vätgasen som produceras genom ångreformering av naturgas. Dock förväntas kostnaderna för grön vätgas minska i takt med att tekniken förbättras och utvecklas, samt genom storskalig produktion och infrastrukturutbyggnad.

Läs mer: Priset på vätgas för att tanka bilen

Vilka är de viktigaste användningsområdena för vätgasen?

Vätgas används inom en rad olika sektorer och tillämpningar, inklusive:

Industri: Vätgas används som råvara och energikälla inom bland annat stål-, kemisk och skogsindustri.

Transport: Vätgas används som bränsle i fordon som bilar, lastbilar, bussar och tåg, drivna med bränsleceller.

Energilagring: Vätgas kan användas för att lagra överskott av förnybar energi och omvandla den till elektricitet när behovet är högre.

Värme och kraft: Vätgas kan användas för att producera värme och elektricitet i kraftvärmeverk och bränslecellsaggregat, både i storskaliga anläggningar och småskaliga enheter för bostäder och kommersiella byggnader.

Vilka är fördelarna med vätgas jämfört med andra energibärare?

Vätgas har flera fördelar jämfört med andra energibärare:

När vätgas används som bränsle genererar det endast vatten som biprodukt, vilket innebär att det är miljövänligt och bidrar inte till luftföroreningar eller växthusgasutsläpp.

Vätgas har en hög energitäthet per massenhet, vilket innebär att den kan lagra och transportera en betydande mängd energi.

Vätgas kan användas som en flexibel energilagringslösning och hjälpa till att balansera intermittenta förnybara energikällor som vind- och solenergi.

Bränslecellsfordon som drivs med vätgas har längre räckvidd och kortare tankningstid jämfört med batteridrivna elfordon.

Det är viktigt att notera att det också finns nackdelar och utmaningar med vätgas, såsom högre produktionskostnader, lagrings- och transportutmaningar samt behovet av att bygga ut infrastrukturen för att stödja en bredare användning av vätgas.+