Norsk energiforskning i blindspor

Dette innlegget ble også publisert i Energi og Klima (nettutgave) den 17.september 2018 (https://energiogklima.no/kommentar/norsk-energiforskning-pa-blindspor/9

 Under Arendalsuka 2018 presenterte NTNU og SINTEF forskningsbaserte råd og scenarioer om hvordan Norge bør håndtere sin rolle som energinasjon i Europa.
Hovedtema var (1) Hydrogen fra naturgass med CCS (Karbonfangst og lagring) og (2) Norsk vannkraft som leverandør av balansekraft til Europa.
Illustrasjonen nedenfor viser skjematisk et tenkt energisystem, basert på el fra vann, vind, sol og hydrogen (som brensel),  fra naturgass og elektrolyse av vann.  

Vi vil i det følgende konsentrere oss mest om hydrogenvisjonen som er presentert. Foruten NTNU og SINTEF, er dette også en visjon som Equinor deler og har planer om å realisere.

Hydrogen fra naturgass er feil prioritering
Det er berettiget å stille spørsmål om hvor klokt det er å prioritere “rensing” av naturgass, som er det reneste fossile brenslet vi har. 

Erfaring tilsier at utvikling bør skje stegvis og derfor bør naturgassen som Norge eksporterer til Europa brukes slik den er, i første rekke til å erstatte kull som brensel i varmekraftverk.

Fremstilling av hydrogen fra naturgass, kombinert med CCS, medfører store energitap, dvs. motsatt av kanskje det viktigste klima -og miljøtiltaket, nemlig økt energieffektivitet.

Hydrogen stiller strengere krav til materialer og utstyr enn naturgass
I presentasjonen av hydrogen til erstatning for naturgass, blir det ikke lagt skjul på at dette kan skje ved at nåværende eksportrørledninger, samt infrastrukturen for distribusjon av gass i Europa, enkelt kan konverteres fra naturgass til hydrogen.
Det er imidlertid langt fra så enkelt, fordi hydrogengass krever tettere rør med tilhørende utstyr, for å unngå lekkasjer. Problemet er at hydrogen reagerer med stål og andre metaller, som igjen kan føre til materialsprøhet, sprekkdannelser og brudd.
Det er derfor realistisk å anta at store deler av dagens infrastruktur for naturgass må oppgraderes eller skiftes ut og derved faller også en viktig forutsetning bort, for en norsk hydrogenvisjon.

Dette ankepunket burde ha vært sjekket ut på forhånd, av SINTEFs og Equinors meget kompetente materialtekniske miljø, før en “glanset” visjon om hydrogen ble presentert under Arendalsuka, for blant andre olje -og energiministeren, som tilsynelatende trykket dette til sitt bryst, som en interessant mulighet.

Hydrogen fra amoniakk er mest å regne som en kuriositet  
I illustrasjonen (ovenfor) av hydrogenvisjonen, er også vist fremstilling av hydrogen fra amoniakk. Dette er selvsagt teknisk mulig, men mest aktuelt i liten skala.
Ut fra et overordnet mål om økt energiutnyttelse, er det lite logisk først å  starte med amoniakk, som idag mest lages på basis av hydrogen fra reformering av naturgass, for deretter å “cracke” amoniakk, for å det samme hydrogenet tilbake.
For amoniakk som er laget på basis av elektrolyse av vann og fornybar overskuddskraft, stiller det seg annerledes, men nå i liten skala og er derfor heller ikke særlig aktuelt.

Vi bør konsentrere oss om elektrifisering
 Et av de viktigste tiltakene for å oppnå utslippsreduksjon, er å ta i bruk elektrisitet som energibærer i fullt monn. Dette forutsetter at selve elektrisitetsproduksjonen også bør ha lavest mulig utslipp. Samtidig handler dette også om at elektrisiteten utnyttes best mulig. Og det betyr (som eksempel), at direkte bruk av elektrisk strøm til alminnelig oppvarming, bør erstattes av elektrisk drevne varmepumper.

Både på kontinentet og i Storbritannia er det omfattende distribusjonssystem for levering av naturgass til alminnelig oppvarming og husholdning. I hydrogenvisjonen som er presentert, er det forutsatt at den samme distribusjonen skal opprettholdes, men nå med hydrogen i stedet for naturgass (se illustrasjonen ovenfor).
Det er velkjent fra termodynamikken at direkte bruk av høyverdig energi (i form av både gass og elektrisk strøm), til lavverdige oppvarmingsformål, betyr elendig ressursutnyttelse. Slik sett burde våre teknologiske høyborger i Trondheim vite bedre.

Ved å fase ut det meste av dagens gassdistribusjon og dekke oppvarmingsbehovet med elektrisk drevne varme/kjøle-pumper, vil samtidig kunne oppnås: Betydelig økt energiutnyttelse og reduksjon i utslipp fra simpel forbrenning av gass.
Gass som “spares”, bør rutes til generering av elektrisk strøm, som igjen (ut fra termodynamikken), gir den suverent beste utnyttelsen av gass som brensel. 

Men hva så ?
Mange vil kanskje etterlyse hva som heller bør prioriteres enn hydrogen, for å dekke et stadig økende behov for mer utslippsfri kraft.

Dette er den største og viktigste utfordringen som verden står overfor, ettersom verdens strømbehov er antatt å bli mer enn doblet fram mot 2050.

Mange tror at dette enkelt kan løses ved en stadig økende produksjon av fornybar strøm fra vind og sol, men det er begrenset hvor mye ikke-regulerbar og variabel strøm det er plass til i en velfungerende strømforsyning, med strenge krav til frekvens og spenning.
Bærebjelken i en strømmiks er (og vil bli), regulerbar kraft og i de fleste land er det idag mest fossil varmekraft som står for denne grunnlasten. Overgang fra kull til naturgass som brensel vil hjelpe et stykke på vei til mindre utslipp, men vil langt fra være nok.

Ettersom det er begrenset hvor mye ny vannkraft som kan bli utbygd, gjenstår kun kjernekraft som karbonfritt alternativ, fortrinnsvis neste generasjon av kjernekraft under utvikling, som både blir sikrere og avgir langt mindre farlig avfall, enn dagens teknologi. 

Denne erkjennelsen er det i dag svært få som er villige til å innse, men det er en illusjon å tro at 

verden vil klare omstillingen til et lav-karbon energisystem, uten kjernekraft.

For alle som ønsker at utslippsmålene for CO2 skal nås, men som samtidig er motstandere av kjernekraft, vil det til syvende og sist kunne bli, å måtte velge det minste av to “onder”, noe realpolitikk ofte handler om.

SENIORTANKEN

Kjell Traa, Torvald Sande, Hjalmar I. Sunde, Ivar Sætre