I overgangen til det utsleppsfrie «hydrogensamfunnet» må det utviklast berekraftig teknologi for storskala produksjon av hydrogen. Energien til produksjonen kan kome frå fornybare kjelder i innovative kombinasjonar mellom havvind og havenergi.

Ill: Kazuyuki Ouchi 

Hydrogen er forventa å inngå som ein viktig energiberar i framtida. Ved forbrenning blir det ingen utslepp av CO2, så denne gassen er rekna som klimavenleg. Som drivstoff er bruk i brenselceller mest aktuelt. Energiomdanning ved fusjon av hydrogen til helium er framtidsmusikk.

Den lette gassen har lenge vore nytta i kjemisk industri, som reduksjonsmiddel, i rakettdrivstoff og i dei tidlegare versjonane av luftskip. I transportsektoren er gassen i eit lite omfang nytta som drivstoff, særleg i lastebilar. Batteri framstår enn så lenge som mest attraktiv energikjelde for mindre køyrety, men dette kan endre seg. Hydrogen blir no også teke i bruk som drivstoff for ferger og skip.

Det er eksplosjonsfare ved utilsikta handtering og lagring av hydrogen, noko som krev gode sikringstiltak. Dette har gjort denne gassen mindre attraktivt for visse bruksområde. Hydrogen er lett og har liten energitetthet pr volum, men er det mest energirike drivstoffet pr vekt (utanom atombrensel). For praktisk bruk er det naudsynt å komprimere gassen til minst mogleg volum. Ved å komprimere og i tillegg kjøle den ned til flytande tilstand får vi den mest energitette forma. Men det krevst mykje energi til komprimering og nedkjøing, og logistikken rundt dette og desentralisert distribusjon vert relativt komplisert, samanlikna med, bensin/diesel og batteri.

Hydrogen er det rikeleg av i naturen, men lite i fri form som gass. Framstilling for industrielt forbruk skjer for det meste frå naturgass, til såkalla «blå», eller «grå» hydrogen. Dette medfører utslepp av CO2. Elektrolyse av vatn er ein alternativ framstillingsmetode. Dersom elektrisiteten til dette kjem frå fornybare, CO2-frie  kjelder som sol, vind og bølgjer, kallast produktet «grønt hydrogen». Det vil bli stort behov for grønt hydrogen i framtida. Spørsmålet er korleis få til storskala og kostnadseffektiv produksjon og transport/lagring av dette, med fornybar energi. Utnytting av vind til havs kombinert med havenergi kan representere eit viktig framtidig bidrag.

Konseptskipet «Wind Hunter» er utvikla i Japan. Det inneber produksjon av hydrogen om bord i skip som nyttar vind til framdrift. Segla i kompositt kan hevast/senkast og roterast i høve til vind og kurs. Dette gjev svært effektiv utnytting av vinden. Så effektivt at det kan produserast elektrisitet med undervass turbinar montert under skipet. Dette energiomdanninga bremsar på farta til skipet, men ikkje meir enn at det framleis har god manøvreringsevne. Elektrisiteten blir nytta til å framstille hydrogen om bord ved elektrolyse. Skipet har brenselceller som kan bruke litt hydrogen til propellframdrift ved manøvrering i hamner.

«Wind Hunter» har som hovudformål å produsere og lagre hydrogen, for omlasting til havs eller levering i hamn. I kombinasjon med undervassturbinar  utnyttast vindenergien meir effektivt enn med vindinstallasjonar på land, og ein unngår konflikt og konkurranse som sistnemnde kan medføre. Skipet kan også ivareta sekundære oppgåver slik som overvaking av havets og atmosfærens tilstand og kartlegging av fiskebestandar og tsunamivarsling. Det vil operere langt frå land og inn i dei mest vindrike områda til havs og vil difor også kunne fungere som observasjonsplattform for vervarsling.

Elektrolysen skjer med konvensjonelle metodar slik som alkalisk eller proton-basert elektrolyse i avsalta sjøvatn. Framstilt hydrogen vert blanda med handelsvaren toluen til methylcyclohexan, MCH, som kan  lagrast ved normal temperatur og ved normalt tykk. Dermed er komplikasjonane med lagring og transport av hydrogen under høgt trykk og låg temperatur eliminert. Ved lasting fylles toluen i tankar om bord, og skipet går til havs. Etterkvart som hydrogen blir produsert, fylles MCH over i tome toluentankar. Etter lossing av MCH får skipet om bord ny forsyning av toluen, og kan gå til havs igjen. I land blir MCH splitta i hydrogen og regenerert toluen som så kan nyttast om bord på neste tur. Konseptstudiet for eit 220 m langt skip gir ein dagsproduksjon på 170.000 m³ hydrogen pr dag, eller 250 tonn MCH.

Omdanninga av hydrogen til MCH, og så tilbake til hydrogen, krev energi. Likevel framstår metoden som økonomisk berekraftig ved å legge til grunn bruk av hydrogen i elektrisitetsproduksjon på land. Bruk som drivstoff i køyrety og mindre skip kan gje ennå betre kalkyler. I Japan er det konkrete planer om bygging av eit panamax klasse skip som i 2020 skal  demonstrere framdrift med den omtalte seglføringa. Med full rigging og 15 m/s slør vind gjev den heile 650 tonn skyvekraft. Deretter vil det bli tilrettelagt for hydrogenproduksjon som omtalt.

I studiar som pågår, blir logistikkforbetringa ved lagring av hydrogen som MCH vurdert opp mot aktuelt energibehov til dette og samanlikna med hydrogen. Miljørisiko ved lekasjar og produksjon om bord av alternative energiberarar slik som amoniakk vil det bli forska på vidare.

 Ved omstilling til «hydrogensamfunnet» trengs det storskala kapasitet for produksjon og transport av hydrogen. Eit konseptskip som «Wind Hunter» kan repesentere eit betydeleg bidrag til dette.

Forfattar: Lars Golmen