VHS og Beta­max gera orku­skipti land­flutninga mögu­leg

Orkuskipti eru á allra vörum sem eitt mest aðkallandi verkefni samtímans. Ísland er í þeirri öfundsverðu stöðu að hér á landi byggir raforkukerfið nær eingöngu á endurnýjanlegri orku frá vatnsafls- og jarðvarmavirkjunum. Húshitun gerir það sömuleiðis og er losun koldíoxíðs frá þessum geirum því hverfandi á Íslandi miðað við það sem þekkist við raforkuvinnslu og húshitun almennt á heimsvísu. Losunin sem eftir stendur, og er á beinni ábyrgð Íslands, á uppruna sinn einna helst í vöruflutningum, sjávarútvegi og samgöngum.

Lausnirnar eru til reiðu

Margar af þeim lausnum sem nauðsynlegar eru til að ná fram orkuskiptum í þessum geirum hafa nú þegar litið dagsins ljós. Bein nýting rafmagns og geymsla þess í rafhlöðum verður eflaust ofan á fyrir einkabíla og léttari tæki. Fyrir mun stærri tæki, s.s. farþegaflugvélar og flutningaskip á lengri leiðum milli landa, má nýta endurnýjanlega raforku til framleiðslu vetnis og annars rafeldsneytis sem getur komið í stað þess jarðefnaeldsneytis sem þessi tæki nota í dag.

Fyrir meðalstór tæki má segja að línurnar séu ekki eins skýrar. Þar má t.d. nefna þungaflutninga á landi, þar sem tekist er á um ágæti mögulegra lausna – þá aðallega hvort geymsla raforku í rafhlöðum eða á formi vetnis muni verða ofan á. Hvor lausn um sig hefur klára kosti en einnig galla sem erfitt er að komast hjá.

Rafhlöður og/eða vetni

Geymsla raforku í rafhlöðum er ótvírætt besta lausnin þegar orkunýtnin er skoðuð ein og sér. Orkutöpin eru óveruleg á leiðinni frá virkjun, alla leið í rafhlöðu bíls og þaðan til rafmótors sem knýr flutningabílinn áfram. Sama verður ekki sagt um vetni þar sem nýtnin er lægri. Nokkur töp verða við framleiðslu vetnis og einnig þegar vetni er nýtt í efnarafala um borð í flutningabílnum sem leysir raforkuna aftur úr læðingi. Í grófum dráttum má gera ráð fyrir því að rúmlega tvöfalt meiri raforku þurfi í upphafi til að knýja vetnisflutningabíl samanborið við rafmagnsflutningabíl.

Málið er þó ekki svona einfalt og horfa verður á lausnirnar tvær heildstætt. Hvert kg vetnis geymir rúmlega hundraðfalt það orkumagn sem hægt er að geyma í hverju kg rafhlöðu með núverandi tækni. Þetta gerir það að verkum að rafmagnsflutningabíll með ásættanlega drægni verður að taka frá fleiri tonn af burðargetu sinni til að flytja eigin orkugeymslu samanborið við vetnisflutningabílinn. Þetta getur haft mikil áhrif, sér í lagi fyrir flutninga sem takmarkast af þyngd frekar en rúmmáli. Þessi fjölmörgu tonn af rafhlöðum fyrir hvern bíl eru dýr í framleiðslu og valda miklu álagi á auðlindir jarðar því vistferill rafhlaðna er langt því frá fullkominn. Orkurýmd rafhlaðna dvínar einnig með tímanum og rýmdin minnkar í kulda sem hefur mikil áhrif hér á landi.

Innviðaþörf mun spila stórt hlutvert

Hleðslutími er annar mikilvægur þáttur. Uppitími skiptir miklu máli í flutningum og því er ansi kostnaðarsamt að láta bíla standa í hleðslu í stað þess að vera á ferðinni. Hægt er að fylla flutningabíl með vetni á nokkrum mínútum, en það getur tekið fleiri klukkustundir að fullhlaða rafmagns­flutningabíl. Hleðsluinnviðir eru þó í stöðugri þróun, verða sífellt afkastameiri sem skilar sér í styttri hleðslutíma. Brátt koma á markað hleðslustöðvar sem hlaðið geta á MW skala en slíkir innviðir eru enn gríðarlega dýrir og gætu orðið takmarkandi þáttur við útbreiðslu rafmagnsflutningabíla. Verðskrár mun afkastaminni hraðhleðslustöðva hér á landi sýna þetta í raun – raforkuverðið margfaldast þegar kostnaði við rekstur hleðslustöðvarinnar er bætt við sjálft orkuverðið. Í ofanálag gæti reynst snúið að koma orkunni á þá staði þar sem fjöldi flutningabíla þyrfti að geta hlaðið samtímis á miklu afli, án umfangsmikillar og kostnaðarsamrar uppbyggingar flutnings- og dreifikerfis raforku.

Hér þarf því að vega og meta kosti hárrar orkunýtni á móti því hversu flókið og kostnaðarsamt það getur verið að koma upp nauðsynlegum innviðum sem gera notkun þessara tækja mögulega. Þetta er ein ástæða þess að notkun vetnis gæti hæglega orðið raunhæfur kostur – sérstaklega fyrir flutningabíla sem aka lengri vegalengdir með þyngri farm. Ólíklega er hér um að ræða tilfelli af „VHS eða Betamax“ þar sem ein lausn mun standa uppi sem klár sigurvegari. Spurningin er frekar hvar skiptingin verður á milli rafmagns- og vetnisflutningabíla.

Framleiðendur veðja á hvort tveggja

Við orkuskiptin eru notkunartilvikin jafn margvísleg og þau eru mörg og krefjast fjölbreyttra lausna – ekki síst í þungaflutningum á landi. Það er því ekki að ástæðulausu að nær allir helstu framleiðendur flutningabíla þróa nú báðar lausnir. Framleiðandinn Daimler hefur t.a.m. staðhæft að markmiðum um samdrátt í losun landflutninga verði aðeins náð með útbreiðslu bæði rafmagns- og vetnisflutningabíla. Metur framleiðandinn það svo að nýskráningar flutningabíla á næstu árum í Evrópu verði að 2/3 hlutum rafmagnsbílar og að 1/3 hluta vetnisbílar. Vegna notkunarmynsturs vetnisbílanna, sem verða líkast til notaðir á lengri leiðum með þyngri farm, verður hlutdeild þeirra og áhrif á samdrátt losunar mun meiri en sem nemur ofangreindri skiptingu.

Landsvirkjun í fararbroddi

Hvar sem línan verður dregin milli notkunar rafhlaðna, vetnis eða annars rafeldsneytis mun Landsvirkjun ekki láta sitt eftir liggja í stuðningi við orkuskiptin næstu ár og áratugi. Landsvirkjun þróar nýja virkjanakosti sem munu mæta aukinni eftirspurn eftir endurnýjanlegri raforku vegna orkuskipta, t.a.m. vegna beinnar rafvæðingar í landflutningum. Landsvirkjun þróar einnig vetnis- og rafeldsneytisverkefni og stígur þannig mikilvæg skref til að tryggja aðgengi að þessum orkugjöfum til framtíðar. Stuðningur Landsvirkjunar er ótvíræður við allar raunhæfar lausnir við orkuskiptin – hvort sem er á landi, á hafi eða í lofti.

Það verður mjög spennandi að fylgjast með þróuninni á Íslandi næstu mánuðina. Fyrstu rafmagnsflutningabílarnir eru væntanlegir til landsins og nýsköpunarfyrirtæki hafa fengið styrki úr Orkusjóði til að koma vetnisflutningabílum á göturnar ásamt tilheyrandi innviðum. Reynsla þessara spennandi verkefna mun gefa góða innsýn inn í framtíð kolefnisfrírra vöruflutninga á landi.

Höfundur er verkfræðingur og nýsköpunarstjóri hjá Landsvirkjun.