Hydrogenøkonomien: Fremtidens drivstoff utvikles i dag

Etter hvert som effektene av de globale klimaendringene øker, er det behov for å øke energiforsyningen med rene, bærekraftige kilder. Hydrogen har mange fordeler i energimiksen, og har potensial til å revolusjonere måten vi forsyner verden med energi på gjennom hydrogenøkonomien.

Hydrogen er det grunnstoffet i det periodiske systemet som det finnes mest av, selv om det ikke er fritt tilgjengelig og krever kjemisk prosessering for å produseres. Det høye energiinnholdet og karbonfrie egenskapene gjør hydrogen til et bærekraftig og overbevisende alternativ til konvensjonelle fossile brensler når det gjelder energilagring og kraftproduksjon.

Når hydrogen brukes som drivstoff, frigjør det bare vanndamp, og med et bredt spekter av produksjonsmetoder kan det produseres, lagres og forbrukes etter behov. I tillegg er hydrogen transportabelt, om enn med betydelige utfordringer, noe som øker fleksibiliteten og påliteligheten som en konsekvent energikilde.

Som med de fleste industriinitiativer er det imidlertid flere utfordringer forbundet med å utvikle hydrogenøkonomien og ta i bruk hydrogendrevne prosesser, først og fremst knyttet til mangelen på eksisterende infrastruktur og regelverk.

Et av de første stegene i forståelsen av hydrogenlandskapet er å erkjenne de ulike måtene å skaffe eller produsere hydrogen på, som hver for seg har ulike økonomiske, bærekraftige og regulatoriske implikasjoner.

Som alle andre forbruksvarer kan hydrogen bare være så rent og miljøvennlig som produksjonsmetoden. Et fargekodet system brukes for å skille mellom hydrogenets miljøvennlighet. Det finnes enda flere farger i paletten, men dette er de ledende alternativene, med metan som den primære komponenten i naturgass.

• Grått hydrogen: Grått hydrogen er for tiden den mest utbredte produksjonsmetoden, og utvinnes fra naturgass ved hjelp av dampmetanreformering (SMR) eller autotermisk reformering (ATR). Selv om disse prosessene er kostnadseffektive, slipper begge ut betydelige mengder karbondioksid i atmosfæren, noe som opphever de fleste miljøfordelene ved å bruke grått hydrogen som drivstoff.
• Blått hydrogen: I likhet med grått hydrogen er blått hydrogen avhengig av SMR og ATR basert på naturgass, men blått hydrogen benytter CCS-teknologi (karbonfangst og lagring for å fange opp og binde karbondioksidutslippene som genereres under produksjonen. Denne metoden anses som mer bærekraftig på grunn av CCS, men dette gjør den også dyrere. ATR er bedre egnet til produksjon av blått hydrogen fordi den produserer en renere strøm av karbondioksid enn SMR.
• Grønt hydrogen: Grønt hydrogen produseres gjennom elektrolyse, en prosess som bruker fornybar elektrisitet fra rene energikilder som vind-, sol- eller vannkraft til å dele vannmolekyler i hydrogen og oksygen. Denne metoden skaper ingen karbonutslipp, noe som gjør den til det mest bærekraftige alternativet. Produksjonskostnadene og forsyningen av fornybar energi er imidlertid et problem.
• Turkist Hydrogen: Produksjon av turkis hydrogen er en ny teknologi som benytte metanpyrolyse, der metan - den viktigste bestanddelen i naturgass - spaltes til hydrogen og fast karbon. Denne metoden er fortsatt under utvikling, men er et lavutslippsalternativ til grått hydrogen når biproduktet karbon utnyttes eller bindes effektivt.

Selv om hydrogenøkonomien bare er i sin spede begynnelse, begynner den å ta form, og den viser allsidighet og potensial for utbredt global bruk. Hydrogen er allerede et viktig element i en rekke industriprosesser, fra ammoniakkproduksjon for gjødsel til raffineringsprosesser for petroleumsprodukter.

I transportsektoren er brenselcellebiler drevet av hydrogen i ferd med å få stadig større gjennomslagskraft, og de utgjør et utslippsfritt transportalternativ med mye kortere tankingstid sammenlignet med batteridrevne elbiler - minutter i stedet for timer. Hydrogen kan også brukes i stasjonære brenselceller for kraftproduksjon, noe som gir pålitelig strøm til boliger og bedrifter, særlig i avsidesliggende områder og regioner med begrenset tilgang til strømnettet.

I tillegg er hydrogen et effektivt energilagringsmedium, spesielt med tanke på å fange opp overflødig fornybar energi som produseres i perioder med høy belastning, slik at den kan lagres for senere bruk. I motsetning til batterier, som egner seg bedre for kortsiktig energilagring, er hydrogen ideelt for sesonglagring fordi det kan lagre store mengder energi over lengre perioder, noe som bidrar til å håndtere svingninger i produksjonen av fornybar energi. Sammenlignet med batterilagring krever hydrogenlagring mye mindre plass og vekt, og det er praktisk talt ikke noe energitap over tid.

Ved å supplere kraftproduksjon basert på fossilt brensel med hydrogenbasert energi kan vi bidra til å løse mange av de presserende klimautfordringene menneskeheten og planeten står overfor i dag, særlig når det gjelder utslipp av klimagasser. Etter hvert som hydrogenøkonomien utvikler seg, får bedrifter mulighet til å redusere klimaendringene og oppnå bedriftens bærekraftsmål.

I tillegg øker hydrogen energisikkerheten ved å diversifisere energiforsyningen og redusere avhengigheten av konvensjonelle energikilder, som i økende grad kan bli påvirket av geopolitiske forhold. Hydrogenøkonomien er en mulighet til å fremme innovasjon, skape nye næringer og arbeidsplasser og stimulere til økonomisk vekst i hele verdikjeden. Hydrogenbaserte industriprosesser reduserer også luftbårne forurensninger, noe som gir bedre luftkvalitet - særlig i tettbygde strøk - og fordeler for folkehelsen.

Til tross for de positive sidene står hydrogen overfor flere hindringer for utbredt bruk.

For det første er grønt hydrogen et utslippsfritt alternativ for å drive infrastruktur, men det er fortsatt betydelig dyrere å produsere energi med enn tradisjonelt fossilt brensel. Å redusere kostnadene ved produksjon av grønt hydrogen er en av de viktigste prioriteringene for å få fart på hydrogenøkonomien.

På samme måte medfører blått hydrogen betydelige kostnader i forhold til produksjon av grått hydrogen, og det vil derfor være behov for insentiver for å øke bruken av dette.

I tillegg mangler hydrogen en robust og velutviklet infrastruktur for produksjon, lagring, transport og distribusjon. For å etablere disse fasettene kreves det betydelige investeringer i å bygge ut ny og tilpasse eksisterende infrastruktur for å håndtere hydrogen på en sikker og effektiv måte. Det krever også at allmennheten har tillit til og aksepterer hydrogenteknologien i industri- og forbrukerprosesser, noe som krever bevisstgjøringskampanjer for å informere om fordelene med hydrogen, ta opp sikkerhetsproblemer og avlive myter.

Til slutt må sikkerhetsprotokoller og forskrifter for hele verdikjeden bli allment kjent og forstått, fra produksjons- og lagringsmetoder til transport og sluttbruk. Reguleringsmyndighetene spiller en viktig rolle både når det gjelder å informere nåværende og potensielle hydrogenbrukere, og når det gjelder å stimulere til at hydrogen tas i bruk.

Myndigheter og reguleringsorganer spiller en avgjørende rolle når det gjelder å fremme utviklingen av en blomstrende hydrogenøkonomi gjennom målrettet politikk og insentiver. Disse kommer ofte til uttrykk i form av karbonskatter, kreditter for fornybar energi eller kvotehandelssystemer som gjør grønn kraft mer attraktiv fra et forretningsmessig ståsted. USAs 2022 Inflation Reduction Act inneholder for eksempel skattefradrag for ren energi og andre bestemmelser for å øke den innenlandske produksjonen av fornybar energi. I mellomtiden har Japan og Sør-Korea begge forpliktet seg til karbonnøytralitet innen 2050, og hele EU følger etter.

I tillegg til å fastsette retningslinjer finansierer myndighetene også forskning og utvikling, noe som er avgjørende for å redusere kostnadene ved produksjon av grønt og blått hydrogen, forbedre effektiviteten til hydrogenteknologiene og utforske nye bruksområder for denne allsidige energibæreren. Offentlig finansiering og insentiver kan fremskynde utbyggingen av hydrogenfyllestasjoner, rørledninger og lagringsanlegg, og skape en robust infrastruktur som støtter økt bruk av hydrogen.

Offentlige instanser spiller også en nødvendig rolle når det gjelder å etablere klare sikkerhetsprotokoller og forskrifter i hydrogenverdikjeden. Det er avgjørende å styrke denne praksisen for å sikre offentlig sikkerhet og etablere tillit til hydrogenteknologi.

Hydrogenøkonomien er i en tidlig fase, og potensielle bruksområder strekker seg langt utover dagens bruksområder. Industrier som stål- og sementproduksjon, som er kjent for sine store karbonfotavtrykk på grunn av energikrevende produksjonsprosesser, utforsker for eksempel aktivt hydrogen som et supplement til fossil energi for å redusere miljøpåvirkningen.

Det har også vist seg å være utfordrende å redusere karbonutslippene i sjø- og luftfartssektoren, som er svært avhengig av fossilt drivstoff. Hydrogenbrenselceller som driver forbrenningsmotorer, kan imidlertid være en mulig løsning.

Hydrogen blandes til og med inn i konvensjonelle naturgassfyrte kraftverk for å redusere karbonutslippene til atmosfæren. Nyere gassturbiner kan nå bruke hydrogen alene som drivstoffkilde, uten at det er nødvendig å blande inn naturgass.  

På forbrukernivå kan hydrogen blandet med naturgass i opptil 20 prosent av den totale blandingen brukes i boliger og næringsbygg uten at det er nødvendig å gjøre endringer i eksisterende apparater - for eksempel varmesystemer, komfyrer, varmtvannsberedere og tørketromler - noe som gir enda en mulighet til å redusere karbonutslippene og fremme sunnere bomiljøer.

Utviklingen av en robust hydrogenøkonomi vil ikke skje i ensomhet. Det krever i stedet et samarbeid mellom alle interessenter, inkludert produsenter, leverandører, offentlige og private forskningsinstitusjoner, myndigheter og publikum. Ytterligere forskning og utvikling, sammen med flere pilotprosjekter, er avgjørende for å drive frem innovasjon, redusere kostnadsbarrierer, overvinne tekniske utfordringer og sørge for sikkerhet.

Selv om det fortsatt finnes utfordringer, byr bruken av hydrogen på en rekke fordeler når verden søker å redusere karbondioksidutslippene og supplere dagens kraftforsyning med bærekraftig, grønn energi. For å klare utfordringene med å ta i bruk hydrogen kreves det fortsatt forskning, utdanning, teknologisk innovasjon og politisk enighet, men bruken av og potensialet for hydrogen fortsetter å øke, noe som utgjør en viktig mulighet til å skape en renere fremtid for industrien og andre.