Á síðustu misserum hafa þjóðir heims verið að vakna til lífsins og átta sig á hlutverki vetnis í orkuskiptum og baráttunni við loftslagsvána. Nýta má vetni ýmist sem eldsneyti í samgöngum, sem flytjanlegan orkubera, eða sem grunn að öðru endurnýjanlegu eldsneyti, eins og ammoníaki, kerósíni eða metanóli. Sprotafyrirtækjum á sviði vetnis fjölgar ört og þá virðast stefnur, vegvísar og áætlanir virðast gefnar út nánast vikulega af ríkisstjórnum heims, með skýrum, langtímaáætlunum um notkun og vinnslu vetnis. Tækniþróun í vetni er gríðarleg og fyrirtæki keppast við að kynna nýjar bifreiðar, ferjur, flutningabíla og flugvélar sem gjarnan hafa verið þróaðar með opinberum stuðningi. Yfirvöld víðs vegar um heim eru hvergi nærri hætt að styðja við þróun geirans. Hvað veldur þessari gríðarlegu uppsveiflu og vitundarvakningu á heimsvísu og hvar ætti Ísland að staðsetja sig í þessari þróun?
Grænt vetni leysir grátt vetni af hólmi
Vetni hefur verið nýtt í ýmsum iðnaðarferlum í yfir hundrað ár. Mest allt nýtanlegt vetni heims er það sem nefnt er grátt vetni og unnið er úr jarðefnaeldsneyti. Einnig er hægt að vinna kolefnislaust vetni, eða svonefnt grænt vetni, með rafgreiningu vatns með endurnýjanlegri raforku.
Vetnið jafnar framboð og eftirspurn
Orkufyrirtæki heims hafa lengi glímt við að finna leiðir til að tryggja að framboð og eftirspurn orku sé í jafnvægi. Sú áskorun hefur stóraukist með hraðri uppbyggingu endurnýjanlegrar orkuvinnslu, sem oftast er úr slitróttum orkugjöfum líkt og sól og vindi. Þar getur vetni gegnt lykilhlutverki, hvort sem er til að geyma orku í tönkum og nýta til raforkuvinnslu þegar skyggir eða lægir, eða að flytja til svæða þar sem eftirspurn er til staðar. Þau eru ófá verkefnin í þróun sem stefna t.d. að því að vinna vetni með vindmyllum á hafi úti og flytja með lögnum í land. Gera má ráð fyrir í þeim tilvikum að flutningur raforku sé talinn dýrari með flutningslínum en vetnisflutningur í lögnum.
Jöfnun raforkukerfisins er mun einfaldari hér á landi, en það eru fáir staðir á heimsvísu með jafn stöðugt raforkukerfi og Ísland. Eftirspurnin er nánast jöfn allan sólarhringinn, alla daga ársins, þar sem 80% af notkun er hjá stóriðju. Framboðið er líka nokkuð stöðugt, með einhverjum árstíðasveiflum þó, en kemur til með að verða óstöðugri með aukinni vindorkuframleiðslu. Þar getur vetnisvinnsla bæst við sem tæki við að jafna álag á íslenska raforkukerfinu, þar sem einfalt er að slökkva á vetnisvinnslu þegar raforkunotkun er mikil eða gefa í þegar lón fyllast. Sveigjanleg vinnsla vetnis gæti því aðstoðað við að nýta íslenskar auðlindir og innviði betur í framtíðinni. Vinnsla vetnis kallar ekki á frekari virkjunarframkvæmdir, en veitir íslenskum orkufyrirtækjum þess í stað tækifæri til að nýta auðlindirnar betur og auka virði framleiðslunnar.
Vetni í samgöngum
Sameiginlegt álit sérfræðinga á sviði orkuskipta er að afkolefnisvæðing samgangna muni eiga sér stað með blöndu af mismunandi endurnýjanlegum orkugjöfum. Þótt vetni henti ágætlega fyrir einkabíla þá geta rafbílar uppfyllt þær kröfur sem flestir gera til smærri ökutækja hvað varðar drægni, stærð og sjálfbærni. Eftir því sem vegalengdir lengjast og ökutæki verða stærri verður vetnið hins vegar álitlegri valkostur til að knýja tæki áfram. Að auki hefur verið ýjað að því að vetnisjeppar verði komnir á hálendi Íslands á undan rafmagnsjeppum, þótt enn sé eitthvað í að kolefnislausir jeppar verði aðgengilegir á almennum markaði.
Norðmenn eru í fararbroddi í þróun ferja sem nýta vetni, en slíkar ferjur gætu hentað vel fyrir millilangar siglingar yfir firði og milli eyja. Talið er að fiskiskip fari að miklu leyti á annað eldsneyti sem nýtir vetni sem grunn, s.s. ammoníak, metan eða metanól, en framleiðsla rafeldsneyti hefst nær endurtekningarlaust með framleiðslu vetnis. Takmörkun á rými er það sem skiptir mestu máli í skipum sem fara í lengri ferðir og telja margir ólíklegt að ná hreinu vetni í þann þéttleika sem þarf við slíkar aðstæður.
Airbus kynnti nýlega áform sín um þróun vetnisflugvéla en enn er þó nokkuð í að það verði raunhæfur kostur. Alstom kom sinni fyrstu vetnislest í notkun fyrir tveimur árum og hefur síðan þá selt tugi vetnislesta víðs vegar um Evrópu. Hægt er að kaupa vetnisdróna, -vinnuvélar og -vélsleða í dag, og eru vonir bundnar við að framboð aukist og verð lækki á nýjum vetnisbúnaði þannig að fleiri kaupi kolefnislausa tækjakosti í stað hefðbundinna sem knúnir eru áfram af jarðefnaeldsneyti.
Áskoranir við vetnisvæðingu
Vetni þarf sérútbúnar dælustöðvar, og þótt það séu tvær í rekstri á suðvesturhorninu þarf fleiri til að flutningur á fólki og farmi geti færst yfir á vetnisknúin tæki í einhverjum mæli, einkum utan höfuðborgarsvæðisins. Ódýrasti flutningsmáti vetnis er að flytja það í lögnum, ef magnið til að réttlæta slíkar fjárfestingar er til staðar. Þangað til verður vetni flutt í kútum með flutningabílum og sú þjónusta þarf að aukast samhliða þróun á neti dælustöðva.
Skortur á innviðum er ekki eina áskorunin í vetnisvæðingunni, en framleiðsluaukning og lækkun kostnaðar eru helstu markmið þeirra þjóða sem gefið hafa út vetnisáætlanir. Vinnsla græns vetnis þarf að geta keppt við vinnslu grás vetnis úr jarðefnaeldsneyti, og hafa stjórnvöld ýmis tól og tæki til að hækka verðið á því gráa, og/eða lækka verðið á því græna. Stækkun framleiðslueininga er talin álitleg leið til að lækka framleiðslukostnað vetnis og eru margar þjóðir með metnaðarfull markmið um stórfellda vetnisvinnslu eins og rakið er hér að neðan.
Flutningur og afhending vetnis er enn í þróun og enn er skortur á stöðlum og venjum vegna nýtingar þess. Stjórnvöld hafa þar líka hlutverki að gegna og þurfa að feta sig áfram á þeirri línu að innleiða regluverk sem hvetur til vetnisnýtingar, án þess að standa í vegi fyrir þróun hennar. Hvort sem flutningur á sér stað í tönkum, lögnum eða með skipum milli landa í vökvaformi, eru miklir möguleikar til að bæta tækni og lækka kostnað. Möguleikarnir eru ýmist í bættri efnisnotkun eða þróun framleiðsluferla og er töluverðu opinberu fé varið til rannsókna og þróunar á sviði vetnis í Evrópusambandinu, Ástralíu, Suður-Kóreu, Japan og víðar.
Glittir í alþjóðlegan vetnismarkað
Alþjóðlegur vetnismarkaður virðist vera mögulegur innan fárra ára, en heimur þar sem vökvagert vetni er flutt frá hagkvæmum framleiðslusvæðum á staði með ónægilegt orkuframboð er nú handan hornsins. Landsvirkjun tilkynnti nýlega, með Rotterdamhöfn, um áform um fýsileikakönnun á vetnisflutningi, en millilandaflutningur á vökvagerðu vetni er nú þegar hafinn frá Ástralíu til Japans. Þá hafa Þjóðverjar skrifað undir tvo samstarfssamninga um vetnisinnflutning á árinu, annars vegar við Marokkó í mars og hins vegar Ástralíu í september, en þeir sjá fram á að geta ekki staðið undir þeirri vetnisvinnslu sem þeir áætla nauðsynlega til að draga úr losun sinni á gróðurhúsalofttegundum. Samkvæmt vetnisstefnu ESB voru opinber áform um uppsetningu á 3,2 GW af rafgreinum í nóvember 2019, en sú tala var komin í 8,2 GW í mars 2020. Rúmur helmingur þessara gígavatta er í Evrópu, en einnig eru stór verkefni í þróun í Ástralíu, Norður Afríku, Síle og víðar. Þessi svæði eiga það öll sameiginlegt að auðlindir þeirra bjóða upp á mikla endurnýjanlega orkuvinnslu sem yrði langt umfram staðbundna eftirspurn. Sú staða hljómar kannski kunnuglega í eyrum Íslendinga og það var ánægjulegt að heyra í ræðu iðnaðarmálaráðherra á ársfundi Orkustofnunar fyrr í október að viðræður milli Íslands og Þýskalands um mögulegt samstarf á sviði vetnis væru hafnar.
Samkeppnisforskot Íslands
Ísland var í raun brautryðjandi í vetni þegar fyrstu vetnisknúnu strætisvagnarnir voru prófaðir hér á vegum Íslenskrar nýorku með góðum árangri, fyrir nærri 20 árum síðan. Síðan þá hefur þróunin ekki verið á sama hraða og þróunin erlendis, og þá sérstaklega síðastliðin tvö ár þar sem hraðinn hefur verið gríðarlegur.
Ljóst er að auðlindir okkar eru takmarkaðri en sólskinið í Sahara, en hér eru þó aðrir þættir sem setja okkur í samkeppnishæfa stöðu á ört stækkandi markaði. Flest þeirra landa sem gefið hafa út vetnisáætlanir gera ráð fyrir innflutningi vetnis á komandi árum. Stærsti kostnaðarþátturinn í vetnisvinnslu er raforka, en hér er hún unnin allan sólarhringinn. Það þýðir að hér má rafgreina allan sólarhringinn og þá bætist nýting alls búnaðar til muna. Vatn er oft einnig af skornum skammti í eyðimörkum og ljóst er að stórfelld vetnisvinnsla og útflutningur mun krefjast afsöltunar sjávar, sem er bæði kostnaðarsamt ferli og gæti haft neikvæð áhrif á íbúa og staðbundinn matvælaiðnað. Ef marka má vetnisáætlanir stjórnvalda verður eftirspurn fyrir sjálfbært, grænt vetni gríðarleg, og við Íslendingar þyrftum í raun ekki að framleiða ódýrasta vetni heims til að koma því í verð hjá stórnotendum í Evrópu og/eða Japan. Mögulegt væri hægt að fjármagna 300-400 MW vetnisvinnslu og vökvagerð í gegnum langtímasamning við erlendan aðila, og samhliða mætti nýta hluta af vinnslunni til að vetnisvæða stærri samgöngutæki á Íslandi, með tilheyrandi fjölgun fyrirtækja og starfa, stórfelldri lækkun á losun gróðurhúsalofttegunda og bættri gjaldeyrisstöðu þjóðarbúsins.
Nú er tíminn fyrir íslensk yfirvöld að móta sér stefnu í vetnismálum og feta í fótspor margra annarra þjóða sem eru ekki í jafn öfundsverðri stöðu og við sjálf. Íslensk fyrirtæki þurfa að ákveða sín hlutverk í vetnisvæðingunni bæði hér heima og erlendis og íslenskir fjárfestar ættu að taka til skoðunar hvort þeir ætli að hagnast af innleiðingu þessarar vöru á stórum skala eður ei.
Við erum lítil þjóð en þurfum ekki að bíða eftir að einhver annar leysi þennan vanda, þar sem við höfum allt til alls í að verða á meðal fremstu ríkja heims í vetnisvæðingu og loftslagslausnum. Stjórnvöld, fyrirtæki og fjárfesta þurfa að ákveða sitt hlutverk, axla ábyrgð og stíga skrefin sem þarf til að gera vetnið að hagkvæmum kosti til framtíðar.
Höfundur er orkuhagfræðingur og stofnandi Iðunnar H2.
