HYDROGEN FOR UTSLIPPSFRI TRANSPORT

Dr. Steffen Møller-Holst Vice President Marketing Anders Ødegård Norwegian hydrogen forum Chairman Chairman for Transport, EU-programme FCH JU HYDROGEN FOR UTSLIPPSFRI TRANSPORT Zero emission transportation for Norway - status, ambitions and recipe for how to succeed FCBOSLO18, Nobels fredssenter, Oslo, 17.April 2018 Illustration: ENOVA

Hydrogen - minste atom, store muligheter Universets vanligste element (~78 %) Men, det finnes ikke fritt i naturen. Hydrogengass H 2 Jorda får nesten all sin energi ved at hydrogen smelter sammen til helium på sola. H He 2 Li Be 3 4 Na 11 Na 11 11 K 19 Rb 37 Cs 55 Fr 87 Mg 12 Ca 20 Sr 38 Ba 55 Ra 88 Sc 21 Y 39 La 57 Ac 89 Ti 22 Zr 40 Hf 72 Rf 104 V 23 Nb 41 Ta 73 Db 105 Cr 24 Mo 42 W 74 Sg 106 Mn 25 Tc 43 Re 75 Bh 107 Fe 26 Ru 44 Os 76 Hs 108 Co 27 Rh 45 Ir 77 Mt 109 Ni 28 Pd 46 Pt 78 Ds 110 Cu 29 Ag 47 Au 79 Zn 30 Cd 48 Hg 80 B 5 Al 13 Ga 31 In 49 Ti 81 C 6 Si 14 Ge 32 Sn 50 Pb 82 N 7 P 15 As 33 Sb 51 Bi 83 O 8 S 16 Se 34 Te 52 Po 84 F 9 Cl 17 Br 35 I 53 At 85 Ne 10 Ar 18 Ne Kr 36 Xe 54 Rn 86 Rn 2 Ce Pr 58 59 Th Pa 90 91 Pa 91 U Np Pu Am Cm Bk Cf Es 92 93 94 95 96 97 98 99 Fm Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho 60 61 62 63 64 65 66 67 Er 68 93 Cf 98 100 Tm 69 Md 101 Yb 70 No 102 Lu 71 Lr 103

Prinsipp elektrolyse hydrogen fra vann Lydløse Modulære Rask respons 3 H 2 O + Elektrisitet => H 2 + ½O 2 + Varme

Prinsipp brenselceller fra hydrogen til strøm Lydløse Modulære Rask respons H 2 H 2 O 2 H 2 O 2 H 2 O 2 H 2 H 2 O H 2 O H 2 O 4 H 2 + ½O 2 => H 2 O + Elektrisitet + Varme

Historisk Hydrogen har vært håndtert siden tidlig på 1900-tallet (Rjukan Norsk Hydro 1930) Nå produseres det ca 50-60 millioner tonn H 2 per år 5 Ca 1950-1990 Glomfjord 135 MW, ~ 3 tonn/h

Hydrogen som energibærer Gassturbin Vann Brenselcelle Naturgass CO 2 -lagring Elektrisitet Hydrogen Reformering Vind Småkraft Vannelektrolyse Lagring Sol 6

Energi-forbruk vs uregulerbar produksjon Produksjon Over-/underskudd Behov for energilager Kort og lang sikt Forbruk 7

Solenergi Over-/underskudd Behov for energilager Kort og lang sikt 8

Solenergi November Mars Over-/underskudd Behov for energilager Kort og lang sikt 9

10 Teknologier for energilagring

Hva skjer i H 2 -verden? Fra smått til stort 11

H 2 som drivstoff i et hav av muligheter. Elektrisitet/batterier Hydrogen (gass eller flytende) Bio-gass Bio-diesel Syntetiske drivstoff (metanol, ammoniakk, ) Hybride løsninger 12

Energitetthet for forskjellige drivstoff Fossile/biodrivstoff overlegne Hydrogen overlegen batterier, men volum-messig hakket dårligere enn fossile 13 Batterier US Department of Energy (https://energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-storage)

Energitetthet for forskjellige drivstoff Fossile/biodrivstoff overlegne Hydrogen overlegen batterier, men volum-messig hakket dårligere enn fossile System 14 Batterier US Department of Energy (https://energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-storage)

Energitetthet for forskjellige drivstoff Fossile drivstoff overlegne Hydrogen overlegen batterier, men volum-messig hakket dårligere enn fossile 15 Batterier US Department of Energy (https://energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-storage)

Energitetthet for forskjellige drivstoff Fossile drivstoff overlegne Hydrogen overlegen batterier, men volum-messig hakket dårligere enn fossile 16 Batterier US Department of Energy (https://energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-storage)

Drivstoffer i ulike transportsegmenter Vegtransport Luftfart Jernbane Sjøtransport Persontransport Vare- og godstransport Rekkevidde Kort/By Medium Lang>500km Kort Medium Lang Kort Kystnær Lang Naturgass LNG LNG (LNG) LNG Elektrisitet Biodrivstoff Hydrogen LH 2 Drivstoffet egner seg godt i transportsegmentet / biodrivstoff er en begrenset ressurs Drivstoffet er mindre egnet, men kan anvendes i transportsegmentet Drivstoffet forventes ikke å være egnet i transportsegmentet i tidsperspektivet (2025) * teknologiene er under kontinuerlig utvikling og bildet vil kunne endre seg betydelig innen 2030 og fram mot 2050

Personbiler Flere modeller blir tilgjengelige begrenset antall biler Hydrogen-stasjoner kommer liten støtte i Norge 18

Batteri og hydrogenteknologi Komplementære teknologier Synergier i infrastrukturutbygging 19

Energieffektivitetstap Batterielektrisk bil Nett-til-motor effektivitetstap = 10-20% El. fra nettet Lader 5-15% Batterisystem 5% Elektrisk bilmotor H2-produksjon H2-elektrisk bil Nett-til-motor effektivitetstap = 65-70% Elektrolyse 30% Kompresjon 10% Brenselcellesystem 45% Elektrisk bilmotor 20

Energieffektivitetstap Batterielektrisk bil Nett-til-motor effektivitetstap = 10-20% El. fra nettet Lader 5-15% Batterisystem 5% Elektrisk bilmotor H2-produksjon H2-elektrisk bil Nett-til-motor effektivitetstap = 65-70% Elektrolyse 30% Kompresjon 10% Brenselcellesystem 45% Elektrisk bilmotor 21 2,5 til 3 ganger større tap ved bruk av hydrogen/brenselceller vs batterier, men kostnad og brukervennlighet er viktige parametere

Lagring av hydrogen Buss/lastebil/tog/gaffeltrucker 350 bar Personbiler 700 bar Større kjøretøy/fartøy, distribusjon, raketter flytende LH 2 22

23 Hydrogenlagring

Distribusjon av hydrogen Lastebil, gass, opptil noen tusen km Båt, flytende, inter-kontinentale avstander Rør, gass, lokalt og regionalt 24

Hydrogenstasjoner Flest stasjoner for personbiler 350-400 stasjoner på verdensbasis Tyngdepunktet er i Japan, California og Tyskland 25

Dispenseren kan stå et stykke fra resten av anlegget Komponenter og konfigurasjoner Dispenser Plassering av komponentene kan tilpasses det aktuelle området. 6 m 2,5 m Hydrogenlager 2 m Stasjonsenhet 4 m Dispenser 2,5 m Hydrogenlager Stasjonsenhet 26 6 m 4 m Dispenser

Fyllehastighet Protokoller for fylling av hydrogen: Sakte, opp til 30 g/s (1,8 kg H2/min) Normal, opp til 60 g/s (3,6 kg/min) Hurtig, opp til 120 g/s (7,2 kg/min) I praksis ~30-40 kg/10 min LH 2 enda raskere 27 http://newbusfuel.eu/wp-content/uploads/2017/03/newbusfuel_d4.3_guidance-document-for-large-scale-hydrogen-refuelling_final.pdf

Fyllehastighet vs ladehastighet Protokoller for fylling av hydrogen: Sakte, opp til 30 g/s (1,8 kg H2/min) = 1,6 MW Normal, opp til 60 g/s (3,6 kg/min) = 3,2 MW Hurtig, opp til 120 g/s (7,2 kg/min) = 6,4 MW I praksis ~30-40 kg/10 min = 2,7 3,6 MW LH 2 enda raskere 28 http://newbusfuel.eu/wp-content/uploads/2017/03/newbusfuel_d4.3_guidance-document-for-large-scale-hydrogen-refuelling_final.pdf

Sikkerhet hydrogen Industrielt håndtert i over 100 år DSB har retningslinjer på plass Risikoanalyser påkrevd Hydrogenstasjoner kan generelt sett plasseres akkurat som en vanlig bensinstasjon 29

Sikkerhet Hydrogen Gasoline

Sikkerhet Hydrogen Gasoline

Sikkerhet Hydrogen Gasoline

Sikkerhet Hydrogen Gasoline

34 Sikkerhet

Hydrogenbusser 3-400 km rekkevidde 10-15 min fylletid ~4,5 mill NOK, per nå 35

Hydrogenbusser 10-talls i USA 100-talls i Europa 1000-talls i Kina 36

What is a fuel cell bus? A Fuel Cell Bus is an Electric Bus with on-board zero emission power generator 37

Hydrogen-tilhenger EU-prosjekt Giantleap Rekkeviddeforlenger til batteri-elektriske busser basert på hydrogen Kan også brukes til regionbusser, lastebiler mm. 38

39

40 Drivstoff

Totalkostnader Mange måter å regne på, men ingenting som tyder på at det vil være mye dyrere enn dagens CO 2 -løsning i "stor" skala. 41

Hydrogenforsyning Produksjon på depotet Lokalt/regional produsert Equinor Tjeldbergodden Smøla Trønderenergi, feks Valseneset Sentral/nasjonal produsert Ulempe med høy transportkostnad 42

Teknologi for et bedre samfunn