Studiebesök/Aktivitet 2022
Vätgasprojektet, Mariestad 18 maj
Vårterminen 2022 avslutades med ett studiebesök hos Mariestads kommun där 16 miljöintresserade medlemmar välkomnades av utvecklingsstrateg Susanné Wellner i Stadshuset.
Mariestads hållbarhetssatsningar
Susanne berättade att hon varit mycket uppvaktad och hållt många informationsträffar om kommunens hållbarhetssatsningar främst vad gäller vätgas. Mötena har varit både digitalt och fysiskt runt om i Sverige och i Baltikum. EU som stöttat kommunen ekonomiskt försöker få medlemsländerna att markant öka vätgassatsningarna bla genom den sk Taxonomin.
Även FN ville ha ett föredrag på deras senaste stora klimatkonferens COP26 31okt -12 nov 2021 i Glasgow. Susanne och kommunstyrelsens ordförande fick en galen idé att köra en av kommunens 11 vätgasbilar, en Toyota Mirai 1 med 45 mils räckvidd, från Mariestad till Glasgow. Det blev en spännande resa på 2,5 dygn med emellanåt små marginaler att nå fram till nästa mack. Med det fungerade!
Mariestad är förklarad Biosfärsområde av UNESCO. 2015 (året då Electrolux avskedade många anställda) klubbade kommunen ett antal åtgärder enligt Agenda 2030. Man ansökte om ett antal stöd för att snabba på omställningen till hållbarhet. Man fick bla bidrag att testa laddskenor för lastfordon. Bil Bally, en solcellsdriven, uppkopplad papperskorg med komprimator och larm när den behöver tömmas.
Kommunen har vidare en bilpool på gång tillsammans med ’Kinto share’ där kommunanställda kan låna fordon till låg kostnad.
Diskussioner om att köra vätgaståg på Kinnekullebanan pågår. Susanne har redan fått ett bidrag beviljat för ändamålet. Men man för diskussioner med ytterligare tänkbara finansiärer och tågleverantören Alstrom. Om dessa går i lås kommer förhoppningsvis också en tankstation för vätgas att byggas på lämplig plats för att även kunna serva lastfordon med vätgasdrift. Även Inlandsbanan planerar ett vätgaståg.
Elbilar med batteri
Elbilarna har en mycket ljus framtid, de är ju i princip utsläppsfria, tysta, färre komponenter och enklare och billigare att serva än förbränningsfordon. Elbilssatsningen med batterier som energilagring är fn mycket populära. De finns i ett stort antal modeller från många tillverkare.
Men batterierna kräver tyvärr sällsynta jordartsmetaller och mycket elenergi vid tillverkningen vilket gör dem dyra. De är vidare tunga och har begränsad livslängd. Utbyggt nät med brandsäkra laddstationer krävs och naturligtvis stora mängder elenergi för laddningarna. Laddtiden relativt lång, kan ta allt mellan 20 min och ett dygn. Vidare fås svårsläckta bränder med giftiga gasutsläpp om olyckan är framme samt kortare räckvidd på vintern om kupévärmen slås på.
Elbilar med vätgasbränsleceller
Elbilar med vätgasbränsleceller är ett allt intressantare alternativ då de tunga och dyra batterierna ersätts med en bränslecell, ett mindre batteri och en gastank för några kg vätgas. Bränslecellen är inget nytt påfund, den uppfanns redan 1838 av engelsmannen Grove. Avgaser är endast vattenånga. En bränslecell ger idag ca 1V och strömstyrkan ca 1A/cm2, så ett antal serie- och paralellkopplas för önskad spänning och ström. Syrgasen kan tas ur vanlig luft. Den totala kemiska formeln (redoxreaktionen) är enkel:
2 H2 + O2 –> 2 H2O
Bränslecellens funktion där mittskiktet endast släpper igenom protoner och elektronerna ’tvingas’ gå via ansluten elkabel:
Verkningsgraden är idag runt 70% (jmfr bensinmotorns 30%) där avgiven värme (ca 65 grader Celsius) kan användas för kupévärme. Intensiv forskning pågår för att öka verkningsgraden ytterligare, i Göteborg finns tex ett ledande bränslecellsföretag, Powercell, avknoppat från Volvo.
1966 visade GM upp en fungerande bil, Electrovan men den lades ner pga vätgasbrist. På 1990-talet visade både Mercedes och Mazda upp bränslecellsfordon men först på 2000-talet har vätgasmackar börjat byggas, främst i Japan och Europa. Detta gör tekniken allt mer intressant.
Kommunens Toyota Mirai 1 (lanserad 2016) har en gastub som rymmer 3 kg vätgas vid 750 bar placerad skyddad under baksätet. Förbrukningen är ca 1 kg vätgas per 15 mil, således 45 mils räckvidd. Vätgaspriset brukar vara ca 100 kr/kg motsv ca 7 kr/mil. Den modernare Mirai 2 har ca 65 mils räckvidd och framöver spås bortåt 100 mils räckvidd.
Alla vätgasfordon testas mycket noga med avseende på läckage och explosionsrisk. Då det inte finns syre i vätgastanken kan den inte explodera inifrån. Vid brand stängs vätgasmatningen till bränslecellen och övertrycksventiler släpper kontrollerat ut vätgasen utanför kupén. Om man trots detta får in vätgas i kupén reagerar sensorer och larmar och stänger av ledningen till bränslecellen. Explosionsrisken är mindre än tex diesel, bensin och gasol då vätgasen är lättare än luft och inte omärkligt ansamlas vid golvet.
Tunga fordon brukar nominellt ha 350 bars tryck och personbilar 700 bar.
Vätgasmacken
Vätgasen framställs i Skandinavien numera endast med elektrolys av vatten med förnybar el. Mariestads vätgasmack är världens första kommersiella med egen elproduktion med solceller. Den konstruerades av Philip Ramqvist och Powercell levererade elektrolysören. Macken producerar för närvarande 4000 kg vätgas per år men är lätt uppgraderingsbar när efterfrågan ökar. Ca 3-4 min tanktid för en Mirai. Invigningen var i maj 2019. Totalkostnaden på 21 Mkr var sponsrad från många håll, bla klimatklivet och Toyota. Idag kostar en liknande mack ungefär hälften. Den kemiska formeln är förenklat den motsatta för bränslecellen dvs vattenmolekylen spjälkas upp i vätgas och syrgas. Syrgasen kan även den tas tillvara för tex sjukvården. Vattnet är avjoniserat. Macken har rönt mycket stort intresse internationellt och man har haft studiebesök från världen alla hörn tex USA, Indien, Australien, Österrike.
Nu pågår en snabb utbyggnad av vätgasmackar i Västeuropa. I dagläget har UK 10 st, Tyskland ca 100, Nederländerna 9, Norge 4, Danmark 6, Sverige 4. Inom kort öppnas 23 nya vätgasmackar i Sverige i samarbete med Rastakedjan.
Kronoparkens förskola
Januari 2022 invigdes Kronoparkens förskola, en av Sveriges första kommersiella energimässigt självförsörjande fastigheter. Byggnaden är i princip bortkopplad från el- och fjärrvärmenäten. Hela taket är täckt med solceller som ger de åtta avdelningarna el och värme. Eventuellt elöverskott konverteras till vätgas som på säkert sätt lagras för senare användning, tex el kvällstid och uppvärmning på vintern. Förskolan bidrar med denna teknik inte alls till klimatförändringen.
Övrigt
Vätgas är även en bra energibärare för jordbruken som med egna solceller kan skapa och lagra vätgas för tex egna vätgasfordon, uppvärmning och egen elproduktion.
Vätgas kan även tillverkas i kärnkraftverk vid lågbelastning för försäljning eller egen användning för elproduktion tex vid underhåll av en reaktor.