mandag, juli 20, 2009

Fremtidens drivstoff?


I nyhetsbildet er det fremme en sak der amerikanske forskere har funnet opp en katalysator som effektivt kan skille ut hydrogen fra urin. Muligheten for at fremtidens biler kan gå på hydrogen fra urin er dermed tilstede.

Og det er jo forsåvidt spennende nyheter.

Rent bortsett fra at det sannsynligvis aldri vil skje.

Den reelle nyheten her er ikke at biler kan gå på tiss, men at man har funnet en effektiv måte å spalte hydrogen fra nitrogenbasert væske. Problemet med hydrogenbiler er at skal hydrogenet lagres som gass behøves store, tunge beholdere som må tåle store trykk. Disse finnes, men er dyre. Gasser er vanskelige å lagre om de ikke kan gjøres om til væske på grunn av sitt volum, og hydrogen behøver desverre lav temperatur for å gå over til væske, selv under trykk.

Det geniale vil dermed være å kunne produsere en væske som inneholder hydrogen og som enten er direkte brennbar eller, som med denne nye teknologien, lett spaltbar - fordi rent hydrogen lett kan brukes i både brencelceller og i lett ombygde ottomotorer ("bensin"-motorer).

Faktisk var noen av de første forsøkene på bilmotorer basert rundt hydrogen som drivstoff, men ble forkastet fordi bensin og diesel ble så lett tilgjengelig. Det er derfor ingenting teknisk i veien for å bruke hydrogen som erstatter for fossile drivstoff i biler, båter og forsåvidt også fly.

Bensin og diesel brenner. Hvorfor? Fordi de inneholder hydrogen. Stikkord: Hydro-karboner. Resultatet av forbrenning er blant annet vanndamp - men også store mengder CO2 og giftstoffer. Motorer som går på rent hydrogen vil selvsagt være vesentlig renere og hovedsaklig bare ha vanndamp som utslipp.

De fleste vil imidlertid ha problemer med å tisse tanken sin full, og biler som går på urin vil også ha problemer med diverse urenheter som nødvendigvis må renses og kastes på en forsvarlig måte.

Et annet, og sannsynligvis mer realistisk scenario, er at en kunstig blander inn hydrogen kjemisk i en (nitrogenbasert) væske. Dette er en tanke jeg har hatt lenge, men ikke klart å løse teknisk, fordi resultatet av blandingen måtte være like brennbar som dagens drivstoff, uten at prosessen med å lage den måtte være for energikrevende. Men løsningen er her. En nitrogenbasert væske kan nå likegodt spaltes på stedet, istedet for å forbrennes direkte, og motoren gå på rent hydrogen. Bærervæsken kan resirkuleres ved pumpestasjonene. Eller, hvis spaltingen av væsken er fullstendig, kan nitrogenet slippes ut direkte. Dette er en ufarlig gass som allerede finnes i store mengder i atmosfæren, har ingen negativ innflytelse hverken på planter eller dyr, og gir ingen drivhuseffekt.

En slik prosess vil måtte bruke energi både under produksjonen av hydrogen og med stor sannsynlighet også under den kjemiske blandingen av hydrogenet og væsken. Mange har kritisert hydrogen som drivstoff fordi det krever energi å produsere. Imidlertid er dette ikke et gyldig argument. At vi idag ikke behøver å bruke energi på å lage olje er fordi den allerede finnes. Men disse lagrene er ikke uendelige, og bruken av fossilenergi har også en rekke miljømessige ulemper. Å tro at vi i fremtiden skal kunne ha tilgang på "gratis" energi er ikke bare urealistisk, men direkte misforstått. Oljeproduksjon koster uansett i virkeligheten enorme summer og krever bruk av store menneskelige ressurser, og miljøskadene kan knapt måles i penger.

Et eksempel: Vi forbruker idag millioner av batterier per år, disse koster både energi å lage, og er et stort søppel- og miljøproblem. Energien vi får ut er vesentlig mindre enn energien vi bruker for å lage batteriene. Ifølge hydrogenkritikernes argumentasjon burde derfor batterier være uøkonomiske og umulige å bruke. Det er de ikke. Tvert imot.

Faktisk kan også batterier drives av urin. Dette gir muligheter også for elektriske biler. Dog med samme caveat - jeg tror en kommersiell energibærende væske vil være løsningen.


Poenget er uansett at hvis vi produserer nok energi (tips: geotermisk), og kan lage nok hydrogen, spiller det ingen rolle om prosessen har tap så lenge et slikt drivstoff direkte kan konkurrere i pris (dvs også i total ressursbruk) med fossilenergi. Selv om et slikt drivstoff blir vesentlig dyrere enn dagens bensin og diesel vil det kunne konkurrere på grunn av avgiftene. Og man vil vel ikke pålegge nullutslippsdrivstoff avgifter?

Vel, det skal man ikke være så sikker på med nåværende politiske avsindighet - men teknisk sett er ihvertfall nullutslippsdrivstoff mulig og konkurransedyktig.

Spørsmålet er snarere om vi virkelig prioriterer miljøet og fremtiden - eller om alt bare skal være prat - og ikke minst om vi kan fravriste fossilmafiaen kontrollen over energien.

Les mer.


7 kommentarer:

eab sa...

Nå er det snakk om at det er en katalysator for elektrolyse, om jeg forstår det korrekt. Altså hjelper urin på under produksjon av hydrogen, men man må likevel ha en ekstern energikilde som leverer elektrisitet.

Derfor, med forbehold om jeg tolker ting korrekt, er dette ikke løsningen på transportproblemet til hydrogen.

Nei, jeg tror nok batteriteknologien vil avansere såpass at det utkonkurrerer både hydrogen og superkondensator (om det noen gang blir en praktisk realitet )

Helge Samuelsen sa...

Nei, det er fra urinen at hydrogenet frigjøres, og urinen er derfor ikke en katalysator. Det er nikkelelektroden som er katalysator slik jeg oppfatter det.

Man må ha elektrisitet, men ikke nødvendigvis fra en ekstern kilde. Bilens dynamo kan gjerne gi denne energien, som jo da i prinsippet tas fra forbrenningen av hydrogenet. Jeg kjenner ikke detaljene her, men det er slik jeg tolker det. Det ville være rart om man så for seg en bil basert på å ha en lang skjøteledning :)

Poenget er at hydrogenet er bundet kjemisk (molekylært) i urin (egentlig dreier det seg om ammoniakk og det tilsettes vistnok også noe KOH), slik det også er bundet i for eksempel bensin. Det at bindingene er svakere i urinen enn i vann gjør at hydrogenet kan slippes fri ved elektrolyse forholdsvis enkelt og ved mindre bruk av energi enn ved konvensjonell elektrolyse.

Dog rapporteres det her som om antall volt skulle ha noen betydning, mens det i virkeligheten selvsagt er antall watt (V * A) som er kjernepunktet. Jeg antar dette er en typisk "journalistfeil". Poenget er at elektolysen skjer med mindre energibruk og at en tydeligvis mener at urin inneholder nok hydrogen og dermed nok energi til å kunne drive en bil med et forbruk på ca 0,3 liter på mila. Hvis det stemmer, er det unikt.

På den annen side så er det ingen ulempe om batteriteknologien forbedres. Dog, slik jeg ser det er det meget langt igjen, og batterier som drives av en "energivæske" som kan etterfylles ved behov, slik jeg nevner, er forsåvidt uansett et langt bedre alternativ enn å måtte lade batterier.

Økonomien spiller jo også inn. Meg bekjent varer en ottomotor lengre og koster ikke mer enn dagens batteripakker. Dessuten er jo kjørelengden på dagens batterier begredelig i forhold til et system som eventuellt er basert på en væske med (påstått) større energiinnhold enn bensin!

Muligheten for å ta med hydrogenet i en væske, slik det jo forsåvidt også gjøres idag i kjøretøy basert på fossilt drivstoff er et virkelig gjennombrudd, og kan meget godt bety at det blir mer økonomisk å kjøre hydrogenbiler enn batteridrevne biler.

Uansett er poenget at hydrogenbiler bare venter på å kunne ta med hydrogenet i væskeform for å fungere like bra eller bedre enn dagens bensinbiler - men uten utslippene. Og kanskje med vesentlig lengre rekkevidde.

Det betyr at hydrogenbilene med en slik teknologi som beskrevet er mer enn bra nok. Kanskje vil det alikevel være mer hensiktsmessig å bruke hydrogenet i brencelceller. Dog er disse dyre og per idag skjøre. Om batteribiler noensinne kommer opp på samme nivå som dagens fossildrevne biler vil bare være en bonus - dette er ikke en krig mellom hydrogen og batterier, men en krig mot fossilenergien.

http://www.dispatch.com/live/content/science/stories/2008/06/03/sci_hydrogen.ART_ART_06-03-08_B4_HKABR53.html?type=rss&cat=&sid=101

kurt sa...

Glimrende innsikt nok en gang, Helge!

Pressen liker jo overskriften "biler går på urin", men din tolkning er selvsagt korrekt.

Anonym sa...

"og ikke minst om vi kan fravriste fossilmafiaen kontrollen over energien."

Her ligger det STORE problemet.

Anonym sa...

Bra! Endelig en mulighet til å få skikkelige hydrogenbiler på veiene. Leste forøvrig i RA idag at hydrogenbilene til den mye omtalte hydrogenveien koster for mye.

Ottomotorer er da løsningen, fordi slike hydrogenbiler kan da umulig koste mer enn dagens bensinbiler?

Oskar

Anonym sa...

Jeg husker at Crichton snakket lovende om en "ren/renere" hydrogen-basert drivstoff framtid.

Som sagt, Helge, vi må slutte å se på energi som noe som lagres og brukes, og heller se på det som noe som flyttes.

Ved å åpne for storslått hydrogen-drivstoff-produksjon kan man også åpne for mer energi-produksjon som vind, tidevann, bølge og fisjon, hvor det er vanskelig å regulere hvor mye strøm som blir produsert når.

-k

Helge Samuelsen sa...

Kurt,

Takk for det. Det må da være flere med denne innsikten. Men det er mistenkelig stille fra fagmiljøene...

anonym#1,

Ja, det var den baugen. Både pengene og fagkompetansen i Norge brukes til å lete etter mer fossil energi. Så mye for den politiske satsingen...

Oskar,

Dagens hydrogenbiler er stort sett "fartsmaskiner" som også i bensinutgave ville ligge utenfor vanlige folks økonomiske rammer. Dette er til nå derfor bare prestisjeopplegg, både fra myndighetenes og bilfabrikantenes side.

Hydrogenbiler med ottomotorer kan per idag direkte erstatte bensin/diesel-biler til samme pris. Man kan bare lure på hvorfor en ikke ønsker dette. Det vil si, man trenger ikke lure så mye i fossil-landet...

Greit nok at det er mer energieffektivt med brencelceller - men også mye dyrere. Valget står mellom miljø og en misforstått energisparing!

-k.

Chrichton tenkte mange nye tanker.

"Som sagt, Helge, vi må slutte å se på energi som noe som lagres og brukes, og heller se på det som noe som flyttes."

Ja, det er en meget god formulering. På samme måte tror jeg at vi må begynne å se på pengene. De er også "ressurser" som må flyttes for best mulig effekt - levestandard både for mennesker og planeten. Å se på kostnader alene er en primitiv måte å tenke på. På tide vi utvikler oss? :)

Helt enig - hydrogenproduskjon oppløser monopoler på energiproduksjon og åpner for mange alternativer. Spesiellt gunstig er slik produksjon for ressurser som ikke er/ikke alltid er 24/7 tilgjengelige.