Nyheter

”Vätgas bästa vägen framåt för eldriften”

Eldrift är vad som gäller om vi ska bryta fossilberoendet i transportsektorn. Av de två tekniker som finns i dag – bränsleceller med vätgas och batterier som laddas – har bränslecellerna större potential, menar Göran Lindbergh, professor i elektrokemi på KTH i Stockholm.

Elbilar som får sin kraft från bränsleceller som matas med vätgas och syre har länge ansetts som den ultimata lösningen på transportsektorns miljöproblem. Vätgasen tankas snabbt och enkelt och räckvidden blir som i en vanlig bensinbil. Spillvärmen som bildas i processen kan användas för att värma kupén. Vatten är den enda restprodukten.

Så har tekniken beskrivits de senaste 20–30 åren. Varje gång biltillverkarna visat nya konceptstudier har de sagt att projekten kan bli verklighet – om ungefär tio år. När de tio åren gått har målet flyttats fram – i ytterligare tio år.

Men nu är branschen redo för kommersialisering, åtminstone en del tillverkare. De tekniska problemen anses lösta. Kostnaderna har pressats. De första modellerna har börjat säljas, däribland Toyota Mirai (provkörd i DN Motor den 17 oktober 2015).

– Tittar man på effekttätheten är den nu cirka 3 kW per liter. En burk blir därmed ganska liten. När det gäller livslängd och driftssäkerhet – ja, där är man också framme. I alla fall när det gäller personbilar, säger Göran Lindbergh.

Han kan närmast beskrivas som nestorn inom svensk batteri- och bränslecellsforskning. Tillsammans med forskarkollegorna Carina Lagergren och Rakel Wreland Lindström tog han emot USA:s president Barack Obama vid ett besök på KTH häromåret.

– Han var mycket intresserad av vår forskning och han ställde detaljerade frågor om bränsleceller, berättar Göran Lindbergh.

Han tycker att vi befinner i en spännande tid just nu när de första vätgasbilarna börjat säljas. Toyota, som är världens största fordonstillverkare, har den långsiktiga strategin klar: eldrift med bränsleceller och vätgas.

Elbilar med batterier tar för lång tid att ladda, har för kort räckvidd och upplevs därför av kunderna som alldeles för dyra i förhållande till vad de ger, lyder Toyotas analys.

Göran Lindbergh håller med när det gäller batteribilarnas begränsningar, men menar att även sådana elbilar behövs.

– Det är fel att ställa dessa två lösningar mot varandra. Se på Tesla som gör cirka 50 000 bilar per år. Det är så ytterst marginellt sett till helheten. Förbränningsmotorn är totalt dominerande, menar han.

– Men tittar jag framåt tror jag mer på bränsleceller än på batterier.

Skälet är dagens batterier. De har för låg energitäthet. Att öka tätheten har visat sig svårt. För att få räckvidd på 50 mil krävs batterier som väger 500–600 kilo. I en bränslecellsbil räcker det med fem kilo vätgas för att nå samma räckvidd.

– Det är en betydande viktskillnad, även om man tar hänsyn till att vätgastankarna är rätt så tunga, kanske uppemot 100 kilo, säger han.

Men batterierna blir väl bättre och bättre?

– Ja, men det handlar om små steg. Förklaringen är att det finns naturliga begränsningar med dagens batterikemi. Se bara hur relativt lite som hänt sedan litiumjonbatterierna slog igenom i konsumentelektronik för cirka 25 år sedan. Visst har batterierna blivit bättre, men att vi får se några jättesteg, som faktor tio – det känns som mycket långt borta.

– El är en färskvara som måste produceras när du ”tankar” din batterielbil. Det är inte vätgas på samma sätt. Den kan framställas när du har överskott på el och sedan lagras. Den kan också göras från naturgas, biogas eller bioråvara. Du slipper kopplingen att du måste ha elen just när du laddar.

– Sedan har du fördelarna med kort laddtid och lång körsträcka. Hondas nya vätgasbil Clarity sägs klara uppemot 70 mil.

Men den totala verkningsgraden då? Där är väl batteribilen bättre om man ser till hur mycket energi som krävs för att göra vätgas?

– Ja, man pratar om verkningsgradssiffror på cirka 60 procent av hur stor del av den tillförda energin som blir vätgas. Man förlorar också på att komprimera vätgasen till 700 bar i stället för 350 bar.

– Batteribilen har mycket hög verkningsgrad och så länge elen är billig blir den också billigare att köra. Vätgasen kommer inte att bli så billig per kWh eller körd mil. Det har den emot sig. Den hamnar mer i paritet med fossila drivmedel i kostnad.

Är bränsleceller intressant även i den tunga trafiken?

– Det är en intressant fråga som vi nu börjat titta närmare på. Vi har redan erfarenhet av vätgasdrivna bussar i Stockholm.

– Lättast att tänka sig är distributionslastbilar i städerna där kraven skärps och man vill leverera också på natten med tyst trafik. Många tunga transporter går ju i korridorer där man lättare kan tänka sig göra tankstationer. Det behövs inte många mellan Stockholm Malmö och Göteborg för att klara det.

Finns begräsningar att driva tunga fordon?

– Nej, man kopplar man samman flera stackar. Begränsningen är snarare att den tunga sidan har helt andra krav på livslängd och driftssäkerhet. Å andra sidan används de på ett mer förutsägbart sätt vilket gör att man kan optimera dem för den typen av användning.

– Det här är extra spännande eftersom en så stor del av utsläppen kommer från den tunga yrkestrafiken. Dessutom är det utsläpp som fortsätter att öka.

Fakta. Vad är vätgas?

Vätgas är en energibärare, precis som elektricitet. Den är mycket anpassningsbar och kan framställas från en rad olika energikällor.

En bränslecell som matas med vätgas och syre kan liknas vid ett batteri. Skillnaden är att bränslecellen producerar el så länge vätgas och syre tillförs medan ett vanligt batteri gradvis töms på sin energi och sedan måste laddas med el från extern källa.

Den enda ”avgasen” från bränslecellen är vätske- och gasformigt vatten.