Om lastbilar drivs med vätgas istället för fossila bränslen kan koldioxidutsläppen från tunga vägtransporter minska kraftigt. Samtidigt visar en ny studie från Chalmers att skillnader i hur gasen produceras, distribueras och används spelar stor roll för dess klimatnytta. Lokalt producerat grön vätgas är det bästa alternativet för klimatet – och innebär dessutom att alla länder kan bli självförsörjande på energi och bränsle, även i tider av kris och krig.
Tunga vägtransporter står idag för en femtedel av den globala oljeförbrukningen, och i EU är avgaser från tunga lastbilar som drivs med diesel den största transportrelaterade källan till utsläpp av växthusgasen koldioxid. I framtiden väntas behovet av vägtransporter öka, och därmed sektorns efterfrågan på fossila bränslen från olja.*
Att ersätta fossila bränslen med vätgas i den tunga fordonssektorn är en väsentlig del i strategier över hela världen för att minska koldioxidutsläppen. Chalmersstudien, som har publicerats i tidskriften iScience, ger en helhetsbild av vätgasens potential som bränsle: från tillverkning och transport till materialval vid lastbilstillverkning och själva bränsleanvändningen.
– Vätgas producerar ingen koldioxid när den används i bränsleceller, men vi måste se till att vi inte flyttar utsläppen från en del av livscykeln till en annan. Därför byggde vi olika scenarier för hur framtida försörjningskedjor skulle kunna se ut i Sverige, och utvärderade olika tekniker i varje livscykelstadium, säger huvudförfattaren Jorge Enrique Velandia Vargas, som vid studiens genomförande var postdoktoral forskare på Chalmers.
Studiens viktigaste slutsats är att om tunga fordon körs på vätgas istället för på diesel innebär det en kraftig minskning av koldioxidutsläppen. Men olika sätt att tillverka och hantera vätgasen leder till betydande skillnader i klimatpåverkande utsläpp – och studien ger viktiga verktyg för att navigera rätt bland alternativen
Blå vätgas ifrågasätts
Ett av de tydligaste resultaten är att så kallad blå vätgas – som framställs av naturgas och där den koldioxid som bildas vid tillverkningen fångas in och lagras istället för att släppas ut i atmosfären – kan leda till större klimatpåverkan än grön vätgas, som produceras av vatten och förnybar el.
– I teorin är tillverkningen av blå vätgas klimatneutral, men i verkligheten ser det inte ut så. Det är inte möjligt att fånga in all koldioxid, utan fem till tio procent läcker ut i atmosfären. Dessutom läcker leverantörskedjan och tillverkningen metan, vilket ger en 30 gånger så stark växthuseffekt som koldioxid, säger Maria Grahn, docent i energisystemanalys på Chalmers.
Forskarna pekar också på att biometan skulle kunna ersätta naturgas i samma process. Biometan är en förnybar gas som produceras av organiskt avfall, såsom gödsel eller matrester. I teorin kan den användas för att producera vätgas på ett sätt som tar upp mer koldioxid från atmosfären (genom växters fotosyntes) än vad som släpps ut – alltså vätgasproduktion med så kallade negativa utsläpp. Men processen kräver fortfarande infrastruktur för avskiljning och lagring av koldioxid, och varje steg kräver energi. Enligt forskarna kan det därför vara mer effektivt att använda biometanen direkt som bränsle i lastbilar, i stället för att först omvandla den till vätgas.
Grön vätgas är det bästa alternativet för klimatet, enligt studien. Då används vatten som råvara, och den energi som krävs för att utvinna vätgas ur vattnet kommer från förnybara energikällor. Maria Grahn pekar på att förutom det faktum att tillverkningen och användningen släpper ut mycket lite koldioxid, så är vätgas en energibärare som kan tillverkas överallt i världen, oavsett vilka naturresurser som finns.
– Nu för tiden pratar vi mycket om resiliens, alltså ett samhälles eller lands motståndskraft i en orolig omvärld. Lika viktigt som att minska koldioxidutsläppen är det att vara självförsörjande på energi, något vi i synnerhet har sett i samband med Rysslands anfallskrig mot Ukraina. Och vätgas kan tillverkas överallt i världen med hjälp av vatten och energi från sol eller vind, fortsätter Maria Grahn.
Lokal produktion slår storskalighet
Studien visar också att det är bättre för klimatet att producera vätgas nära tankstationer än att bygga stora centrala produktionsanläggningar. Om tillverkningen görs vid själva tankstationen går det att undvika långväga transporter av vätgas. Något som annars skulle kräva mycket energi och orsaka utsläpp.
– Vätgas är det lättaste av alla grundämnen och ”gillar” inte att transporteras. I gasform krävs kraftig kompression och i flytande form extrem nedkylning. Båda alternativen innebär energiförluster, och med flytande vätgas behöver man dessutom hantera problemet med att den avdunstar under transporten, menar Jorge Enrique Velandia Vargas.
Sammantaget menar forskarna att det krävs rätt förutsättningar för att vätgas ska kunna bidra maximalt till att minska utsläppen, och för att undvika att slösa tid och resurser. Studien har utgått från svenska förhållanden, men de övergripande resultaten kan överföras på resten av världen.
– Transportsektorn förändras snabbt och varje beslut som fattas får långsiktiga konsekvenser. Därför är det önskvärt att beslutsfattande stöds av noggranna utvärderingar och livscykelanalyser. Vår forskning som ligger på en hög systemnivå passar väldigt bra för beslutsfattare att använda som underlag, avslutar Maria Grahn.
