For at hydrogen skal være en klimaløsning, må lekkasjer håndteres.
Denne artikkelen ble publisert av Environmental Defense Fund og er skrevet av Steven Hamburg og Ilissa OckoIt. Den oppsummerer utfordringen med hydrogenlagring og -transport på en god måte, og det er forfatternes fortjeneste at de forklarer en kompleks materie på en svært enkel måte.
De viktigste poengene for oss er følgende:
Olje- og gasselskaper og myndigheter over hele verden ser i økende grad på hydrogen som veien til avkarbonisering. Ifølge Hydrogen Council er det nylig kunngjort over 350 nye prosjekter til en verdi av $500 milliarder kroner. Ifølge Det internasjonale energibyrået kan etterspørselen seksdobles innen 2050.
Før vi går i gang med denne omfattende utbyggingen, er det viktig å forstå hvordan hydrogen kan bidra til klimaendringene - inkludert hydrogenets eget betydelige oppvarmingspotensial, som fortsatt er lite påaktet.
Vi graver oss ned i vitenskapen om hydrogen
I en artikkel som nå er til fagfellevurdering, har vi forsøkt å vurdere det vitenskapelige grunnlaget, og funnet ut at hydrogen under de rette omstendighetene faktisk kan være en del av overgangen til ren energi. Men hvis det gjøres feil, kan det være verre for klimaet på kort sikt enn de fossile energikildene det vil erstatte.
Karbondioksid kan være et biprodukt ved hydrogenproduksjon, men hydrogen i seg selv slipper ikke ut karbondioksid når det brennes eller brukes i en brenselcelle. Men når hydrogen slippes ut i atmosfæren, bidrar det til klimaendringene ved å øke mengden av andre klimagasser som metan, ozon og vanndamp, noe som fører til indirekte oppvarming.
Det er et problem fordi hydrogen er et lite molekyl som er vanskelig å holde tilbake. Det er kjent at det lett lekker ut i atmosfæren gjennom hele verdikjeden. Jo lenger hydrogenet beveger seg mellom produksjon og sluttbruk, desto større er lekkasjepotensialet.
Så mye vet vi. Men det viser seg at vi vet svært lite om hvor mye hydrogen som faktisk slipper ut fra virkelige systemer. Det har ikke vært klart fordi det ikke har vært noen grunn til å se nærmere på dette utover de grunnleggende sikkerhetsterskelverdiene - før nå.
Dette skyldes at tradisjonelle beregninger systematisk ignorerer den kortsiktige effekten av hydrogen og andre kortlivede klimaforsterkere ved å uttrykke oppvarmingseffektene fra en engangspuls av utslipp over en tidsramme på 100 år (GWP-100), noe som skjuler en mye større, mer umiddelbar påvirkning.
Det er en annen grunn til at hydrogenets oppvarmende effekt har vært undervurdert. Inntil nylig har alle beregninger av hydrogens klimaforsterkende effekt bare tatt hensyn til troposfæren og ikke til effekter i stratosfæren. Når man tar hensyn til begge deler, viser det seg at hydrogen har et større oppvarmingspotensial enn man vanligvis har vært klar over.
Ved å bruke de kombinerte atmosfæriske effektene over en kortere, mer relevant tidsramme, anslår vi at den femårige oppvarmingseffekten fra en hydrogenpuls i forhold til CO2 er 20 ganger større enn dagens beregninger viser ved bruk av den vanlige 100-årstilnærmingen.
Og når vi ser på den relative oppvarmingseffekten fra kontinuerlige utslipp i stedet for pulsutslipp - som er mer representative for den virkelige verden - er hydrogen 100 ganger kraftigere enn CO2-utslipp over en tiårsperiode.
Viktigheten av å vurdere lekkasjeraten
For å forstå hva dette kan bety, vurderte vi mulige lekkasjerater som er foreslått i litteraturen.
I situasjoner med store lekkasjer kan hydrogenutslippene føre til nesten dobbelt så stor oppvarming i løpet av de første fem årene etter at det fossile drivstoffet er erstattet. Men hvis lekkasjeraten er minimal, kan hydrogen gi en reduksjon i oppvarmingen på 80% i løpet av den samme tidsperioden.
CO2-utslippene som unngås over flere tiår ved å erstatte hydrogen, betyr at klimafordelene oppstår uavhengig av lekkasjeraten. Selv med høy lekkasje vil oppvarmingseffekten 100 år etter en overgang til hydrogen være 80% lavere sammenlignet med fossilt brensel (selv om det å basere seg på pulsutslipp i stedet for kontinuerlige utslipp blåser opp denne fordelen betydelig).
Disse funnene gjelder også for hydrogen produsert med fornybar energi: Selv med moderate lekkasjer kan dette "grønne" hydrogenet øke oppvarmingen på kort sikt. Konsekvensene er enda større for "blått" hydrogen produsert av naturgass, på grunn av ekstra oppvarming fra metanutslippene langs forsyningskjeden for naturgass.
Dette betyr at i hydrogenintensive scenarier (50% eller mer av det endelige energibehovet dekkes av hydrogen) med høye lekkasjerater, vil selv grønn hydrogen kunne bidra med en tiendedel grad Celsius oppvarming i 2050.
Siden hydrogenets oppvarmingseffekter på kort og mellomlang sikt er så mye høyere enn det som vanligvis er anerkjent, er det fornuftig at disse effektene reflekteres eksplisitt og aktivt minimeres for å oppnå maksimale klimafordeler ved å erstatte fossilt brensel med hydrogen. Når alt kommer til alt, er det mye enklere å minimere hydrogenlekkasje når man designer et system enn når man ettermonterer det.
Gjør hydrogenet riktig fra starten av
Her er fem ting du kan gjøre for å sikre et positivt klimaresultat:
Utføre mer forskning om hydrogens oppvarmingseffekter i forhold til andre klimagasser og utvikle modeller som kan øke tilliten til hvordan hydrogen vil påvirke de globale temperaturene ved ulike lekkasjerater.
Nøyaktig måling av lekkasjeDet vil kreve utstyr som kan måle hydrogenkonsentrasjoner på milliarddelsnivå, slik at vi systematisk kan kvantifisere lekkasjeraten.
Bruk klimamålinger som gjenspeiler den rollen hydrogenlekkasje kan spille på kort sikt, i stedet for å basere seg utelukkende på 100-årsregnskap.
Inkluderer sannsynligheten for hydrogenlekkasje og konsekvensene av dette. i beslutninger om hvor og hvordan hydrogen skal brukes. Bruken bør konsentreres der det produseres og brukes i umiddelbar nærhet, med begrenset behov for transport.
Identifisere lekkasjereduserende tiltak og beste praksis. Det siste tiårets erfaringer med å minimere naturgasslekkasjer kan være til hjelp, til tross for forskjellene i egenskapene til disse to gassene.
Omdisponering av fornybar elektrisitet til produksjon av grønt hydrogen er også et problem. Fordi hydrogen ikke oppstår av seg selv, kreves det enorm energi for å utvinne det fra vann eller andre molekyler. Det betyr at det kreves mer energi for å bruke hydrogen enn i tilfeller der direkte elektrifisering er mulig.
Vi må også forstå flere andre klima- og miljøspørsmål bedre, blant annet helseeffektene på lokalsamfunnene av NOx-utslipp fra hydrogenforbrenning og påvirkningen på vannressursene.
Vi må heller ikke glemme effektiviteten og varigheten av karbonfangstteknologien som er nødvendig for å produsere hydrogen fra naturgass, og minimere metanlekkasje. Å forhindre disse utslippene er avgjørende for at blå hydrogen skal gi store netto klimafordeler.
Bransjen er fortsatt i sin spede begynnelse. Vi har en mulighet til å sikre at de enorme investeringene i hydrogenprosjekter over hele verden gir de fordelene de lover - men bare hvis vi har en proaktiv og vitenskapelig tilnærming til hvordan, når og hvor vi tar i bruk hydrogen.
Fotnote fra Triton Hydrogen-teamet: Tritonex tilbyr en vitenskapelig dokumentert løsning 100% for å forhindre hydrogenlekkasje.