Dette toget går på hydrogen

[Sturle S]

 

Du setter hydrogentog opp mot elbil og konkluder med at tog ikke er miljøvennlig? Får heller sette eltog mot elbil, eller hydrogenbil mot hydrogentog da.

 

Bør man ikke forvente at et kollektivtilbud skal være mye mer energieffektivt enn personbil? Det er hvertfall det NSB sier i sin reklame.

Det stemmer når toget går på straum og bilen på bensin eller diesel. Når bilen går på straum kjem dei meir likt ut.

[Espen Hugaas Andersen]

 

Næmmen. Tenk at det sitter ingeniører over hele verden som har ståltro på fuel cells og hydrogen, når besserwisserene på TU`s forum mener at ren batteridrift er den ultimate løsning for alt. Tipper grunnen er at dere tar feil jeg.

 

Det skal bli ganske festlig når dere må spise opp hvert negative ord dere har skrevet over flere år, etterhvert som hydrogen blir en viktig faktor innen transport :-)

 

Batterier har en fin fremtid, men det har hydrogen også.

 

Hva ingeniørene ser er realistisk og har troen på har lite å si, det er vanligvis blårussen som bestemmer.

Kodak var et eksempel på dette.

De fant opp digitalkameraet, men holdt fast på filmproduksjonen siden det var det de tjente penger på-.

Blårussen har ikke uendelig makt. Jeg tenker at hvis forholdet mellom batterikjøretøy og hydrogenkjøretøy var reversert i dag, altså at det fantes attraktive masseproduserte hydrogenkjøretøy som ble solgt i stor skala, mens batterikjøretøy var fortsatt helt i startgropa, så ville kanskje blårussen klart å tvinge gjennom hydrogenkjøretøyene. Men når vi er der vi er i dag, med ingen attraktive hydrogenkjøretøy på horisonten, så er det nok bare en ting som vil skje - gapet mellom hydrogen og batteri vil fortsette å øke.

[Sturle S]

Næmmen. Tenk at det sitter ingeniører over hele verden som har ståltro på fuel cells og hydrogen, når besserwisserene på TU`s forum mener at ren batteridrift er den ultimate løsning for alt. Tipper grunnen er at dere tar feil jeg.

 

Det skal bli ganske festlig når dere må spise opp hvert negative ord dere har skrevet over flere år, etterhvert som hydrogen blir en viktig faktor innen transport :-)

 

Batterier har en fin fremtid, men det har hydrogen også.

 

"Besserwisserane" i SINTEF har òg rekna på det, i alle fall for godstog på Nordlandsbana sin del, og komme fram til at batteri er det billigaste sjølv for tog, men det er avhengig av batteriprisen: http://www.tu.no/artikler/forskning-glem-vanlige-el-tog-pa-nordlandsbanen/347024

 

Verknadsgrada er på batteriet si side, so du skal ikkje sjå vekk frå at desse "besserwisserane" har rett. Med tog treng ein i alle fall ikkje all den dyre infrastrukturen. Det held med to-tre fyllestasjonar på eit jernbanestrekk der hydrogenforbruket er kjent, men totalkostnadane vil likevel vere høgare med hydrogen enn med batteri om få år når batteria er billige nok. I alle fall i fylgje "besserwisserane" som har rekna på det. Spørsmålet er då om ein skal ha hydrogen som ein mellomstasjon på veg til batteridrift eller ikkje. Dette hydrogentoget kan heller ikkje leverast før i 2018.

[trikola]

Det er det jo også! Men det er klart elbiler har redusert avstanden mye. Nå er det andre fordeler med tog også, som feks ett fullt tog på 215 meter, tilsvarer ca 300 biler ( 2 pers i hver bil). Hvis vi sier 20 meter pr bil, blir dette 6kilometer med biler.

 

Og så er det en sammenlikning av pærer og tomater: Om du istedenfor med biler sammenlikner toget med fulle leddbusser på veien så blir det helt andre boller.

[peregil]

 

Hvor kommer hydrogenet fra? Om det er fra nordsjøen så er dette bare tull.

 

Ja, og hvis elektrisiteten som lyser opp husene våre kommer fra Nordsjøen  eller sol og vindmøller i Norge er det likeledes tull, så lenge vi har nok vannkraft.....;-)

Hvis Hydrogenet kommer fra u-utnyttede elver ( uten store inngrep), og vind og sol dedikert for  Hydrogenproduksjon, ( og betalt av Hydrogen-kunder), gir det mindre lokal forurensning og er godt for alle.

Det burde ikke være noen kamp ( interessemotsetninger) mellom de som foretrekker elektrisk transport, enten det er batteri-elektrisk eller Hydrogen-elektrisk. Hver sin smak & kjøre/fyllemønster. Vinnere er oss alle som får redusert lokal lyd og luft-forurensning.

Problemet med hydrogen er energitapet. Du får dobbelt så mye ut av vannkraften om du lagrer den på et batteri, enn om du bruker hydrogen som lagringsmedie.

[WTEKNIKK2]

 

 

 

 

 

Hvor kommer hydrogenet fra? Om det er fra nordsjøen så er dette bare tull.

Hydrogen kommer ikke fra nordsjøen, det får man derimot fra elektrolyse.

 

 

Gjetting gjorde man i gamle dager, nå kan man google for å slippe å bli tatt med buksene nede...

 

Kilde: http://www.hydrogen.no/om-hydrogen/ofte-stilte-sporsmal/

"Mesteparten av hydrogen produsert i dag produseres via dampreformering av naturgass. Prosessen foregår med at man utsetter naturgass og vanndamp for høy temperatur (700 - 1100 C) med hjelp fra en katalysator, som typisk er nikkelbasert. Resultatet fra reaksjonen er hydrogen og CO (CH4 + H2O → CO + 3H2). Videre produseres ytterligere hydrogen via en såkalt "skift-reaksjon" gjennom å senke temperaturen til ca. 350 C og tilføre mer vann: (CO + H2O → CO2 + H2). Totalreaksjonen blir da: CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2. Denne prosessen har en virkningsgrad på rundt 75% i stor skala, og energien som brukes i prosessen for å skape varme er naturgass. Hovedgrunnen til at mesteparten av hydrogenet blir produsert på denne måten er at det er den billigste måten å produsere det på. Mesteparten av hydrogenet blir brukt til oppgradering av olje i oljeraffienri, til amoniakk og metanolproduksjon og til matindustrien."

Interessant side det der, og de neste avsnittene sier noe om virkningsgrad. Noe å ta med når man regner at marginalkraften er fossil...

"For å kunne slå fast hvorvidt det å produsere hydrogen krever "mye energi" i dette tilfellet må man se på hva man skal utnytte det til. Hvis det skal være som drivstoff til en bil må man sammenligne det med hvor mange kilometer man får ut fra hydrogen fra naturgass mot det å brenne naturgassen direkte i en forbrenningsmotor. I dette tilfellet kommer teknologiene noenlunde likt ut, og det krever da per definisjon ikke mye energi å produsere hydrogen fra naturgass dersom målet er som drivstoff i en bil. Samtidig bruker begge teknologienevarme fra forbrenning/brenselcelle til oppvarming av kupéen, og i tillegg er også rekkevidden på en gassbil og en hydrogenbil omtrent den samme, slik at de bruksmessig også er like. Hovedforskjellen i dette tilfellet blir at man flytter utslippene fra flere tusen gassbiler til en hydrogenfabrikk, hvor det er enklere å håndtere utslippene. Med økende fokus på lokalmiljø kan derfor hydrogen fra naturgass være å foretrekke fremfor direkte bruk av naturgass i forbrenningsmototrer.

 

Den andre måten å produsere hydrogen på er vi a elektrolyse, dvs splitting av vannmolekyler med elektrisitet. Elektrolyse har en virkningsgrad på ca 70%, og kompresjon og kjøling ved stasjonen totalt ca. 80%. Totalt sett kan man si at det koster omtrent 55 kWh elektrisitet for å produsere og fylle en kilo hydrogen på en bil, og totalt taper man over 40% av primærenergien før hydrogenet er på tanken, altså en del mer enn ved naturgassreformering. Brenselcellen i bilen har en virkningsgrad på ca. 60 - 70%, og totalt sett er det da ca 35 - 40% av primærenergien som gjenstår til fremdrift av bilen. Det er nærliggende å sammenligne dette med en elbil, siden de begge henter sin primærenergi fra elektrisitet. En elbil lagrer også elektrisiteten kjemisk, slik man kan si hydrogen er - men i andre former. Den vanligste batteritypen for de nye elbilene er Litium-ion. Ved saktelading av en elbil kan man påregne et neglisjerbart tap, og man regner at det er ca. 10% tap i bilen, altså 90% av primærenergien gjenstår til fremdrift og oppvarming av bilen."

https://www.researchgate.net/publication/223630576_Hydrogen_production_from_high-temperature_steam_electrolysis_using_solar_energy

vet ikke om du ser denne. Her har de i et forsøk hatt en energi effektivitet på ca 98 %. Ved hjelp av sol speil og katalysatorer, så har de splittet vann i hydrogen og oksygen veldig effektivt. Når det kommer til elektrolyse i vanlig forstand, så er vel det uaktuelt. Det en kaller "high temperature electrolysis" er mer aktuelt, f.eks ved naturlige varme kilder, utnytte rest varme ved smelte verk, Atom kraft osv. Hydrogen som energi bærer kommer for fullt om noen år. Da vil nok elbilen få seg en aldri så liten konkurrent. den bilen vil en kunne lage rimeligere, og "energien" vil kunne leveres rimeligere. Strøm er fersk vare, hydrogen kan lagres og fylles ved behov. hydrogen tog er en god ide, jeg vil anta at hydrogen båter vil bli det neste. (ferger, mindre passasjer båter osv. )

 

Litt juksing med tall når man påstår en effektivitet på 98% fordi man antar at det finnes en energikilde som helt gratis varmer opp prosessen til 1000 grader.

 

Det virker som hydrogen produksjon typisk skal basere seg på at det skal finnes "gratis" energi som ingen andre kan utnytte, og at hydrogen derfor kommer til å være billig å produsere og at energieffektivitet derfor ikke er noen problemstilling.

 

Men uavhengig av hvordan man planlegger å produsere hydrogen, så er den største problemstillingen å lagre hydrogen på en fornuftig måte i et kjøretøy. Lav volumetrisk energitetthet og sikkerhetsaspektet rundt lagring av eksplosiv og brannfarlig gass gjør at hydrogen på ingen måte er en ideell energibærer for biler. På større transportmidler som tog er det noe enklere å få lagret tilstrekkelig mengde drivstoff, og det vil også være enklere å ha kontroll over sikkerhet på et transportmiddel som går på skinner. 

 

Stemmer nå ikke helt det da.  Du har vel kanskje en slik plast beholder for gass til din gass grill ?  Gass, enten det er hydrogen eller annen gass, er ikke nødvendigvis nevne verdig mer farlig enn bensin som vi kjører rundt med i dag.  Hydrogen gass har den fordelen, at hvis det blir lekkasje, ja da forsvinner den opp og bort.  Bensin har en lei tendens til å bli på bakken hvor den venter på å bli antent.  Når det gjelder energi tetthet, så tar du feil.  Komprimert hydrogen, er ca 3 x energi tettheten til bensin. (og langt mer enn batteri ! )  Når det gjelder energi effektivitet, så er nok 2X det en i da har på moderne bensin biler mer rimelig å anta i nær fremtid.  Som ikke er så dårlig.  Å oppnå effektivitet på mellom 70 og 90 % er nok teoretisk mulig, og som mitt eksempel viser.  Det er forskjell på hva en kan klare i et "laboratorie" forsøk og i virkelig drift.  Så noe bedre enn 2X dagens bensin bil er nok mer rimelig å forvente.  Er det så dårlig da ?  For 100 år siden var det ikke så mange bensin stasjoner i Norge, men de kom etterhvert.  Det samme vil vi nok se, når det gjelder hydrogen.  Det er ikke noe "mirakel", det har sine utfordringer.  En pris om 20 år, på ca. 4 euro pr kg i Tyskland har jeg tro på (i 2016 euro vel og merke).  Hva som skjer i Norge er nok mer usikkert, strøm prisen i dette landet er veldig politisk styrt med ulike avgifter.  Vanskelig å se hvordan det vil påvirke en fremtidig hydrogen pris.

[WTEKNIKK2]

 

https://www.researchgate.net/publication/223630576_Hydrogen_production_from_high-temperature_steam_electrolysis_using_solar_energy 

 

vet ikke om du ser denne. Her har de i et forsøk hatt en energi effektivitet på ca 98 %.

 

98% er for et trinn i prosessen

 

The overall energy efficiency was estimated as 20–28% for this hydrogen production system.

 

Den er forøvrig fra 1991 om dette er noe som fungerer for mer enn små laboratorieforsøk og lar seg skalere til kommersielle produkter  burde det vært på markedet for lenge siden

 

Nei, det er ikke noe automatikk i det.  "markedet" for hydrogen er lite i dag, og hydrogen fra prosess industri og fra natur gass er rimelig.  Dermed er det ikke "behov" for at andre aktører kan dytte mer hydrogen på markedet.  Nå finnes det en hel masse med ulike prosesser som er utviklet.  Tror jeg så en liste med over 500 ulike katalysatorer som er utviklet til ulike metoder for å fremstille hydrogen.  Jeg leste også om en forsker som klarte å halvere energi behovet ved elektrolyse av vann (ved rom temperatur).  Så det pågår mye forskning på emnet, hvilket viser at mange har tro på hydrogen som fremtidens energi bærer.  Det vil ta tid.  Først må ulike produkter på markedet (biler, båter, tog, generatorer til hus/hytte, osv) , så vil en nok se at det vokser frem ulike aktører.  Det kan nok fort gå en 20+ år skal du se.  Frem til da, vil nok kilden til hydrogen i stor grad være naturgass, og prosess industri.

[Dan89]

Det blir sikkert veldig bra på papiret.

Men må nok til med en diesel/gass/kull drevet generator for å drive elektrolysen som produserer H og O2.

Omtrent det samme som biodiesel eller bensin med alkohol. Flott ide, men når man skaper en etterspørsel så vil markedet produsere på billigste måte, dvs rive ned regnskog for å plante den beste planten til å produsere biodiesel eller alkohol.

[Sturle S]

Det blir sikkert veldig bra på papiret.

Men må nok til med en diesel/gass/kull drevet generator for å drive elektrolysen som produserer H og O2.

 

Det ville vere komplett meiningslaust. Du får mykje betre verknadsgrad med dampreformering av diesel, gass eller kol. Gjerne trekol. Du får òg ein del hydrogen ved pyrolyse av treverk for å lage trekol. Skog har vi nok av lokalt.

[Espen Hugaas Andersen]

Stemmer nå ikke helt det da.  Du har vel kanskje en slik plast beholder for gass til din gass grill ?  Gass, enten det er hydrogen eller annen gass, er ikke nødvendigvis nevne verdig mer farlig enn bensin som vi kjører rundt med i dag.  Hydrogen gass har den fordelen, at hvis det blir lekkasje, ja da forsvinner den opp og bort.  Bensin har en lei tendens til å bli på bakken hvor den venter på å bli antent.

Det er flere ting som skiller propan, som man typisk sett bruker til en gassgrill, og hydrogen:

 

- Propan lagres ved 7-9 bar der mesteparten er i væskeform, hydrogen lagres ved 700 bar, der alt er i gassform. 100 ganger høyere trykk betyr at lekkasjer oppstår mye lettere, og trykktankene må holde en helt annen standard.

- Blandet med luft er propan brennbar i området 2-10% konsentrasjon, mens hydrogen er brennbar i konsentrasjoner på 4-75% og eksplosivt i konsentrasjoner på 18-59%.

- For å antenne propan kreves det en gnist 0,25 mJ, for hydrogen kreves det en gnist på 0,017 mJ. (Hydrogen er altså 15 ganger enklere å tenne på.) Hydrogen/luft blandinger er også kjent for å selvantenne uten kjent tennkilde.

 

Når det gjelder energi tetthet, så tar du feil.  Komprimert hydrogen, er ca 3 x energi tettheten til bensin. (og langt mer enn batteri ! )

Hydrogengass har en energitetthet på 33 kWh/kg, som er riktignok ca tre ganger bedre enn bensin, men hydrogen er mye dårligere når man ser på volum og praktisk bruk. For å bruke Toyota Mirai som ett eksempel, så må den ha hydrogentanker som veier 87,5 kg for å lagre 5 kg hydrogen. Da har energitettheten falt til 1,8 kWh/kg, altså ca en femtedel av bensin.

 

De samme hydrogentankene har ett innvendig volum på 122,4 liter. Da er altså volumetrisk energitetthet 1,3 kWh/liter.

 

Men det stopper ikke der. Med ett batteri så kan man få ut elektrisitet, som da faktisk er det man benytter for å drive elmotoren. Men på en hydrogentank alene kan man ikke få ut elektrisitet, man trenger jo også brenselcelle, batteri eller supercaps, DC/DC omformer, mm. Brenselcellen er 57 kg / 37 liter, batteriet er 52 kg / 80 liter og DC/DC omformeren er ca 10 kg /13 liter.

 

Regner man inn disse komponentene, så oppnår hydrogensystemet 0,78 kWh/kg og 0,65 kWh/liter.

 

Men det stopper ikke der heller. Hydrogendrivlinjen har mye dårligere virkningsgrad enn ett batteri, rundt 60% vs rundt 99%. Altså vil lagringsevnen for *elektrisk* energi ligge på rundt 0,47 kWh/kg og 0,39 kWh/liter.

 

Men det stopper ikke helt der heller. Nå har vi ikke tatt hensyn til at hydrogentankene har ugunstig form (kule/sylinder), noe som fører til masse plass som er vanskelig å utnytte. Brenselcellen trenger også luft, noe som krever luftinntak, vifter, filtre, osv.

 

Det er altså ikke snakk om fullstendig utklassing av batterier. Vektmessig er hydrogen noe bedre enn batterier, mens volummessig er batterier bedre.

Endret 23. september 2016 av Espen Hugaas Andersen

[Espen Hugaas Andersen]

Jeg leste også om en forsker som klarte å halvere energi behovet ved elektrolyse av vann (ved rom temperatur).

Hvis noen har klart å halvere energibehovet fra ca 50 kWh/kg til ca 25 kWh/kg, så blir jeg imponert. 25 kWh/kg tilsvarer en virkningsgrad på 132%!