Store forhåbninger til brint – et kig på fremtidens teknologi
Hvilken rolle spiller brint i omstillingen til en emissionsfri logistikbranche? Vi ser nærmere på H2 som energikilde.
Artikelrækken "Næste generation af teknologier" præsenterer resultater fra Research & Development, som arbejder tæt sammen med andre afdelinger og kontorer samt med DACHSER Enterprise Lab under Fraunhofer IML og andre forsknings- og teknologipartnere..
Inden for transport- og logistikbranchen er der store forhåbninger om at kunne bruge brint (H2) som brændstof – forhåbninger, der er helt berettigede. Brint er det mest udbredte grundstof i universet og det eneste, der rummer tre muligheder for at beskytte klimaet – selvom der stadig er en række udfordringer, der skal løses.
For det første kan denne flygtige gas produceres, uden at det medfører nogen lokale emissioner. Ved en proces, der hedder elektrolyse, ledes en elektrisk strøm gennem vand (H2O), hvorved vandet adskilles i ilt (O2) og brint (H2). Hvis elektriciteten stammer fra en vedvarende kilde som sol-, vind- eller vandkraft, kan denne proces betragtes som klimavenlig.
Eftersom elektrolyse bruger næsten en tredjedel mere energi, end der er indeholdt i den brint, som produceres ved processen, er det en grundlæggende udfordring for en bæredygtig brintøkonomi, at der kan produceres tilstrækkelig grøn elektricitet til en overkommelig pris.
En anden ting, man tit glemmer, er, at elektrolyse i øjeblikket stadig kræver ferskvand med samme renhed som drikkevand – næsten ti liter pr. kg brint. Det betyder, at tørre regioner med masser af solskin – som er de steder, det er oplagt at placere H2-produktionsanlæg – også ville være nødt til at investere i afsaltning af havvand.
For det andet er der knyttet meget store forhåbninger til brint, fordi stoffet er en byggesten i alle syntetiske brændstoffer, der også er kendt som elektrobrændstoffer eller e-fuel. Det første grundstof i det periodiske system kan binde sig til kulstof og ilt og derved danne forskellige kulbrintekæder, bl.a. metan, metanol, diesel og petroleum. Udfordringen er så, at disse processer også er energiintensive.
Et aspekt, der ofte bliver overset, er, at disse brændstoffer ikke kun kræver grøn brint, men også kuldioxid, som først skal udvindes fra atmosfæren. Kun hvis dette kan gøres uden at producere drivhusgasser, er det producerede syntetiske brændstof klimaneutralt. Afhængigt af typen af syntetisk brændstof videreføres kun 40 til 60 procent af energien i den vedvarende elektricitet, der bruges i starten af processen. Derfor anses sådanne processer ofte for urentable. Alligevel kan syntetiske brændstoffer godt betale sig til anvendelser, hvor elektricitet eller brint ikke kan bruges til direkte at drive motorer eller transportere energi med, for eksempel i forbindelse med skibstrafik og luftfart.
H2 som brændselscellens "motor"
Det tredje og vigtigste aspekt er, at H2 er en vigtig del af løsningen, fordi det kan omdannes tilbage til elektricitet uden at udlede drivhusgasser eller luftforurenende stoffer. Det er den proces, der foregår i en brændselscelle, og som kan betragtes som "omvendt elektrolyse". Som en del af det, der kaldes en redoxproces, overføres der elektroner fra brint til atmosfærisk ilt. Derved produceres der elektricitet, som kan bruges til at drive motorer eller oplade batterier med. De eneste "affaldsstoffer" er ren damp og varme. Erhvervskøretøjer bruger PEM-brændselsceller (Proton-Exchange Membrane), som har vist sig at være yderst effektive. Ifølge DACHSERs simulationer vil en lastbil med veksellad, der drives af PEM-brændselsceller, forbruge lige under ti kilo H2 per 100 kilometer.
På trods af de indledende positive resultater med PEM-prototyper og -lastbiler produceret i små serier er der stadig en række ting, der skal findes løsninger på, før denne type brændselscelle virkelig bliver en praktisk mulighed. For eksempel skal både brinten, der bruges som brændstof, og den atmosfæriske ilt, der suges ind, være ekstremt rene for at forhindre, at brændselscellens følsomme komponenter bliver forurenet for hurtigt og sætter systemets levetid på spil. Udover dyr teknologi til filtrering af luften gør dette det nødvendigt, at bilproducenter bruger H2 5.0, hvilket betyder, at brinten skal have en certificeret renhed på mindst 99,999 procent – noget af en udfordring for hele H2-forsyningssystemet.
En anden udfordring er at finde den bedste metode til opbevaring af brinten i lastbilen. Skal det for eksempel være i tanke tryksat til 350 bar, som det er almindeligt i busser? Eller skal brinten opbevares i flydende form ved ekstremt lave temperaturer ligesom flydende naturgas? Producenter har forskellige tilgange, men det forventes, at hvor maksimering af lagerkapacitet og rækkevidde er de afgørende faktorer, vil en tank, der indeholder kold, flydende H2, sandsynligvis være den bedste mulighed.
Opsummerende kan man sige, at brint har potentiale til at etablere sig side om side med direkte brug af vedvarende energi som den afgørende teknologi til transport og logistik. Om det så vil lykkes at opfylde de høje forventninger til stoffet, vil stå klart inden udgangen af dette årti. Flere og flere producenter af erhvervskøretøjer giver sig i kast med at omdanne denne fremtidige teknologi til en innovation inden for klimabeskyttelse og logistik.
